Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst. / Härtill 5 uppsatser.

Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(工学) / 乙第12494号 / 論工博第4048号 / 新制||工||1503(附属図書館) / 28244 / (主査)教授 村上 正浩, 教授 杉野目 道紀, 教授 濵地 格 / 学位規則第4条第2項該当

Atherosclerotic cardiovascular disease is the leading cause of death of adults in North America. Diabetes is a classical risk factor for atherosclerotic cardiovascular disease. Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) is the major physiological inhibitor of fibrinolysis. Elevated levels of PAI-1, oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) and glycated LDL (glyLDL) were detected in patients with diabetes. Increased oxidative stress is associated with diabetic cardiovascular complications. Previous studies in our laboratory demonstrated that oxLDL or glyLDL increased the production of PAI-1 or reactive oxygen species (ROS) in vascular endothelial cells (EC). This study was undertaken to investigate transmembrane signaling mechanisms involved in oxLDL or glyLDL-induced upregulation of PAI-1 in cultured vascular EC. Further, we examined the mechanism for oxLDL or glyLDL-induced oxidative stress in EC. The results of the present studies demonstrated novel transmembrane signaling pathway for oxLDL-induced PAI-1 production in vascular EC. We demonstrated that lectin-like oxLDL receptor-1, H-Ras, a small G-protein and Raf-1/ERK-1/2 mediate oxLDL-induced PAI-1 expression in cultured EC. GlyLDL may activate EC via a distinct transmembrane signaling pathway. The results of the present study demonstrated that receptor for advanced glycation end products, NADPH oxidase and H-Ras/Raf-1 are implicated in the upregulation of heat shock factor-1 or PAI-1 in vascular EC under diabetes-associated metabolic stress. We investigated the effects of oxLDL or glyLDL on mitochondrial function in EC. Treatment with oxLDL or glyLDL significantly impaired the activities of electron transport chain (ETC) enzymes and also increased mitochondria-associated ROS in EC. The findings suggest that oxLDL or glyLDL attenuated activity of ETC and increased ROS generation in EC, which potentially contributes to oxidative stress in vasculature. In conclusion, diabetes-associated lipoproteins may upregulate stress response mediators and PAI-1 production via distinct transmembrane signaling pathways. OxLDL or glyLDL may increase ROS production via NOX activation and the impairment of mitochondrial ETC enzyme activity in EC. The understanding and identification of the regulatory mechanisms involved in diabetes-associated lipoprotein-induced signaling may help pharmacological design for the management of diabetic cardiovascular complications.

Atherosclerotic cardiovascular disease is the leading cause of death of adults in North America. Diabetes is a classical risk factor for atherosclerotic cardiovascular disease. Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) is the major physiological inhibitor of fibrinolysis. Elevated levels of PAI-1, oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) and glycated LDL (glyLDL) were detected in patients with diabetes. Increased oxidative stress is associated with diabetic cardiovascular complications. Previous studies in our laboratory demonstrated that oxLDL or glyLDL increased the production of PAI-1 or reactive oxygen species (ROS) in vascular endothelial cells (EC). This study was undertaken to investigate transmembrane signaling mechanisms involved in oxLDL or glyLDL-induced upregulation of PAI-1 in cultured vascular EC. Further, we examined the mechanism for oxLDL or glyLDL-induced oxidative stress in EC. The results of the present studies demonstrated novel transmembrane signaling pathway for oxLDL-induced PAI-1 production in vascular EC. We demonstrated that lectin-like oxLDL receptor-1, H-Ras, a small G-protein and Raf-1/ERK-1/2 mediate oxLDL-induced PAI-1 expression in cultured EC. GlyLDL may activate EC via a distinct transmembrane signaling pathway. The results of the present study demonstrated that receptor for advanced glycation end products, NADPH oxidase and H-Ras/Raf-1 are implicated in the upregulation of heat shock factor-1 or PAI-1 in vascular EC under diabetes-associated metabolic stress. We investigated the effects of oxLDL or glyLDL on mitochondrial function in EC. Treatment with oxLDL or glyLDL significantly impaired the activities of electron transport chain (ETC) enzymes and also increased mitochondria-associated ROS in EC. The findings suggest that oxLDL or glyLDL attenuated activity of ETC and increased ROS generation in EC, which potentially contributes to oxidative stress in vasculature. In conclusion, diabetes-associated lipoproteins may upregulate stress response mediators and PAI-1 production via distinct transmembrane signaling pathways. OxLDL or glyLDL may increase ROS production via NOX activation and the impairment of mitochondrial ETC enzyme activity in EC. The understanding and identification of the regulatory mechanisms involved in diabetes-associated lipoprotein-induced signaling may help pharmacological design for the management of diabetic cardiovascular complications.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1998. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [137]-148).

Aims Protein Phosphatase Inhibitor 1 (I-1) functions as an amplifier of the β-adrenergic cascade in cardiomyocytes. Once activated via PKA, I-1 specifically blocks PP-1-mediated dephosphorylation of phospholamban and the ryanodine receptor-1. In heart failure I-1 activity as well as its expression is significantly reduced. It is still unclear whether this adaptation is protective or detrimental. This work aims at examining the impact of I-1 depletion on the course of pressure-induced heart failure, more precisely on acute and long-term mortality, on cardiac morphology and function and on expression levels of hypertrophy markers. Results may help evaluating the benefit of putative I-1 inhibiting substances in the therapy of heart failure. Methods and Results 25 I-1KO and 28 WT mice (C57Bl/6J, age- and sex-matched) underwent transverse aortic constriction (TAC). Cardiac function was assessed via transthoracic echocardiography prior to the intervention and weekly afterwards. Additionally, mice were exposed to β-adrenergic stimulation by injection of dobutamine once prior to TAC and two times afterwards, each controlled by echocardiography. For male mice acute survival was significantly increased in WT compared to I-1KO, whereas the mortality of surviving animals did not differ during the investigation period. For female mice no difference was seen in acute mortality after TAC, but during heart failure progression I-1KO revealed a significantly better survival. Prior to TAC contractility in I-1KO after application of dobutamine was significantly lower than in WT. This effect was mainly induced by female mice. Overall female mice of both WT and I-1KO showed smaller increases in heart rate (HR) and stroke volume (SV) when stimulated. In contrast, following TAC neither line- nor sex-dependent differences were found according to β-adrenergic stimulation. The comparison of hypertrophy markers in control groups revealed clearly decreased levels for I-1KO compared to WT. Conclusion In pressure-induced heart failure, I-1 knockout alters cardiac contractility and modulates mortality in a phase- and sex-dependent way. The depletion is detrimental for male mice in the acute phase of cardiac stress, whereas it is protective for female mice during heart failure progression. The increased mortality in the acute phase might result from the loss of I-1 as an amplifier of β-adrenergic signaling as this leads to a restriction of contractile adaptation. The increased survival in heart failure progression might be caused by a reduced transmission of pathologically increased sympathetic activity on the SR due to the depletion of I-1. Additionally, hypertrophy marker analyses point to differences in expression levels even under non-pathological conditions. / Ziel Der Proteinphosphatase-Inhibitor I-1 wirkt als ein Verstärker der β-adrenergen Kaskade in Kardiomyozyten. Nach PKA-abhängiger Phosphorylierung hemmt er spezifisch die Dephosphorylierung von PLB und RYR-2 durch die Proteinphosphatase-1. Im Rahmen einer Herzinsuffizienz sind sowohl Aktivität als auch Expression von I-1 deutlich reduziert. Hierbei ist unklar, ob dies eine protektive oder eine schädliche Adaption der β-adrenergen Kaskade darstellt. Diese Arbeit untersucht den Einfluss einer Depletion des I-1 (I-1KO) im Rahmen der druckinduzierten Herzinsuffizienz auf die akute bzw. auf die langfristige Mortalität, auf die kardiale Morphologie und Funktion sowie auf die Expression typischer Hypertrophiemarker. Hieraus sollen Erkenntnisse über den Nutzen der Verwendung putativ I-1 inhibierender Substanzen in der Behandlung der Herzinsuffizienz gewonnen werden. Methoden und Resultate 25 I-1KO- sowie 28 WT-Mäuse (C57Bl/6J, age and sex matched) erhielten eine Transverse Aortic Constriction (TAC). Die kardiale Funktion wurde einmalig vor der Intervention sowie danach wöchentlich mittels TTE untersucht. Zusätzlich wurden die Tiere einmalig vor TAC und zweimalig danach unter echokardiographischer Kontrolle mittels Dobutamin β-adrenerg stimuliert. Für die männlichen Tiere zeigte sich in den ersten Tagen nach TAC eine signifikant erhöhte Überlebensrate des WT gegenüber I-1KO. Die Mortalität der überlebenden männlichen Tiere unterschied sich hingegen nicht über den Versuchszeitraum. Für die weiblichen Tiere bestand kein Unterschied in der akuten Sterblichkeit nach TAC, während sich im Verlauf eine signifikant bessere Überlebensrate der weiblichen I-1KO gegenüber WT zeigte. Vor TAC wurde eine signifikant herabgesetzte Kontraktilität (FAS) des I-1KO unter Dobutamin festgestellt, der im Wesentlichen durch die weiblichen Tiere bewirkt wird. Insgesamt zeigten die weiblichen Tiere beider Linien unter β-adrenerger Stimulation eine geringere Zunahme von Herzfrequenz (HR) und Schlagvolumen (SV). Hingegen waren nach TAC keine linien- oder geschlechtsabhängigen Unterschiede unter Dobutamingabe feststellbar. Ein Vergleich der Hypertrophiemarker in der Kontrollgruppe zeigte für I-1KO ein deutlich vermindertes Niveau der Marker gegenüber WT. Ergebnis Der I-1-Knockout verändert die kardiale Kontraktilität und wirkt sowohl in phasen- als auch in geschlechtsabhängiger Weise auf die Mortalität infolge druckinduzierter Herzinsuffizienz. Er ist nachteilig für männliche Tiere in der akuten Phase kardialer Belastung, während er für weibliche Tiere im weiteren Verlauf protektive Wirkung entfaltet. Eine erhöhte Mortalität in der akuten Phase kann durch den Ausfall der Verstärkerfunktion des I-1 erklärt werden, da hiermit eine Einschränkung der akut notwendigen kontraktilen Adaptionsfähigkeit einhergeht. Ein Überlebensvorteil bei chronischer kardialer Belastung könnte darauf zurückzuführen sein, dass die pathologisch erhöhte sympathische Aktivierung der β-adrenergen Kaskade infolge der I-1-Depletion eine geringere Auswirkung auf die Zielstrukturen des aktivierten I-1 am Sarkoplasmatischen Retikulum hat. Darüber hinaus lassen die Analysen der Hypertrophiemarker eine veränderte Genexpression zwischen I-1KO und WT auch unter nicht-pathologischen Bedingungen vermuten.

Aims Protein Phosphatase Inhibitor 1 (I-1) functions as an amplifier of the β-adrenergic cascade in cardiomyocytes. Once activated via PKA, I-1 specifically blocks PP-1-mediated dephosphorylation of phospholamban and the ryanodine receptor-1. In heart failure I-1 activity as well as its expression is significantly reduced. It is still unclear whether this adaptation is protective or detrimental. This work aims at examining the impact of I-1 depletion on the course of pressure-induced heart failure, more precisely on acute and long-term mortality, on cardiac morphology and function and on expression levels of hypertrophy markers. Results may help evaluating the benefit of putative I-1 inhibiting substances in the therapy of heart failure. Methods and Results 25 I-1KO and 28 WT mice (C57Bl/6J, age- and sex-matched) underwent transverse aortic constriction (TAC). Cardiac function was assessed via transthoracic echocardiography prior to the intervention and weekly afterwards. Additionally, mice were exposed to β-adrenergic stimulation by injection of dobutamine once prior to TAC and two times afterwards, each controlled by echocardiography. For male mice acute survival was significantly increased in WT compared to I-1KO, whereas the mortality of surviving animals did not differ during the investigation period. For female mice no difference was seen in acute mortality after TAC, but during heart failure progression I-1KO revealed a significantly better survival. Prior to TAC contractility in I-1KO after application of dobutamine was significantly lower than in WT. This effect was mainly induced by female mice. Overall female mice of both WT and I-1KO showed smaller increases in heart rate (HR) and stroke volume (SV) when stimulated. In contrast, following TAC neither line- nor sex-dependent differences were found according to β-adrenergic stimulation. The comparison of hypertrophy markers in control groups revealed clearly decreased levels for I-1KO compared to WT. Conclusion In pressure-induced heart failure, I-1 knockout alters cardiac contractility and modulates mortality in a phase- and sex-dependent way. The depletion is detrimental for male mice in the acute phase of cardiac stress, whereas it is protective for female mice during heart failure progression. The increased mortality in the acute phase might result from the loss of I-1 as an amplifier of β-adrenergic signaling as this leads to a restriction of contractile adaptation. The increased survival in heart failure progression might be caused by a reduced transmission of pathologically increased sympathetic activity on the SR due to the depletion of I-1. Additionally, hypertrophy marker analyses point to differences in expression levels even under non-pathological conditions. / Ziel Der Proteinphosphatase-Inhibitor I-1 wirkt als ein Verstärker der β-adrenergen Kaskade in Kardiomyozyten. Nach PKA-abhängiger Phosphorylierung hemmt er spezifisch die Dephosphorylierung von PLB und RYR-2 durch die Proteinphosphatase-1. Im Rahmen einer Herzinsuffizienz sind sowohl Aktivität als auch Expression von I-1 deutlich reduziert. Hierbei ist unklar, ob dies eine protektive oder eine schädliche Adaption der β-adrenergen Kaskade darstellt. Diese Arbeit untersucht den Einfluss einer Depletion des I-1 (I-1KO) im Rahmen der druckinduzierten Herzinsuffizienz auf die akute bzw. auf die langfristige Mortalität, auf die kardiale Morphologie und Funktion sowie auf die Expression typischer Hypertrophiemarker. Hieraus sollen Erkenntnisse über den Nutzen der Verwendung putativ I-1 inhibierender Substanzen in der Behandlung der Herzinsuffizienz gewonnen werden. Methoden und Resultate 25 I-1KO- sowie 28 WT-Mäuse (C57Bl/6J, age and sex matched) erhielten eine Transverse Aortic Constriction (TAC). Die kardiale Funktion wurde einmalig vor der Intervention sowie danach wöchentlich mittels TTE untersucht. Zusätzlich wurden die Tiere einmalig vor TAC und zweimalig danach unter echokardiographischer Kontrolle mittels Dobutamin β-adrenerg stimuliert. Für die männlichen Tiere zeigte sich in den ersten Tagen nach TAC eine signifikant erhöhte Überlebensrate des WT gegenüber I-1KO. Die Mortalität der überlebenden männlichen Tiere unterschied sich hingegen nicht über den Versuchszeitraum. Für die weiblichen Tiere bestand kein Unterschied in der akuten Sterblichkeit nach TAC, während sich im Verlauf eine signifikant bessere Überlebensrate der weiblichen I-1KO gegenüber WT zeigte. Vor TAC wurde eine signifikant herabgesetzte Kontraktilität (FAS) des I-1KO unter Dobutamin festgestellt, der im Wesentlichen durch die weiblichen Tiere bewirkt wird. Insgesamt zeigten die weiblichen Tiere beider Linien unter β-adrenerger Stimulation eine geringere Zunahme von Herzfrequenz (HR) und Schlagvolumen (SV). Hingegen waren nach TAC keine linien- oder geschlechtsabhängigen Unterschiede unter Dobutamingabe feststellbar. Ein Vergleich der Hypertrophiemarker in der Kontrollgruppe zeigte für I-1KO ein deutlich vermindertes Niveau der Marker gegenüber WT. Ergebnis Der I-1-Knockout verändert die kardiale Kontraktilität und wirkt sowohl in phasen- als auch in geschlechtsabhängiger Weise auf die Mortalität infolge druckinduzierter Herzinsuffizienz. Er ist nachteilig für männliche Tiere in der akuten Phase kardialer Belastung, während er für weibliche Tiere im weiteren Verlauf protektive Wirkung entfaltet. Eine erhöhte Mortalität in der akuten Phase kann durch den Ausfall der Verstärkerfunktion des I-1 erklärt werden, da hiermit eine Einschränkung der akut notwendigen kontraktilen Adaptionsfähigkeit einhergeht. Ein Überlebensvorteil bei chronischer kardialer Belastung könnte darauf zurückzuführen sein, dass die pathologisch erhöhte sympathische Aktivierung der β-adrenergen Kaskade infolge der I-1-Depletion eine geringere Auswirkung auf die Zielstrukturen des aktivierten I-1 am Sarkoplasmatischen Retikulum hat. Darüber hinaus lassen die Analysen der Hypertrophiemarker eine veränderte Genexpression zwischen I-1KO und WT auch unter nicht-pathologischen Bedingungen vermuten.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2006. / Härtill 5 uppsatser.

Chez les végétaux, la mort cellulaire programmée (MCP) permet d'assurer le développement optimal de la plante et de protéger l'organisme contre différents stress biotiques et abiotiques. Peu d'effecteurs de la MCP végétale sont connus et caractérisés. L'objectif de ce projet de maîtrise était donc d'améliorer nos connaissances sur l'un de ces effecteurs : la protéine anti-apoptotique Bax inhibitor-1 (BI-1). Chez les plantes, BI-1 possède un rôle de protection contre la MCP induite par différents stress et ce projet s'est intéressé à la caractérisation de ce rôle pour trois agents stressants. L'utilisation de différents mutants nuls et surexpresseurs d'AtBI-1 chez la plante modèle Arabidopsis thaliana pour des tests de germination et l'extraction de la chlorophylle a permis la démonstration d'un rôle de protection d'AtBI-1 contre la MCP induite par les UV-C et le méthyl viologène puisque son absence augmente la sensibilité des plantules. Par contre, dans les conditions utilisées, AtBI-1 ne semble pas jouer de rôle de protection contre une MCP induite par les cytokinines. La suite du projet s'est concentrée sur la régulation du gène AtBI-1 suite à une irradiation aux UV-C. Une région régulatrice spécifique aux UV-C a pu être identifiée grâce à une série de constructions comprenant la région régulatrice d'AtBI-1 coupée à différents sites de restriction et couplée au gène rapporteur GUS. Cette région régulatrice est probablement impliquée dans la régulation négative du gène puisque sa délétion entraîne une forte augmentation de l'expression basale d'AtBI-1. Enfin, une analyse bio-informatique de cette région régulatrice spécifique aux UV-C a permis l'identification de plusieurs motifs et sites de liaison pouvant potentiellement être impliqués dans la régulation d'AtBI-1 par les UV-C. De plus, des essais de gel à retardement sur cette région régulatrice montrent qu'elle est liée par un facteur nucléaire en conditions normales et qu'il y a perte de cette liaison suite à un traitement aux UV-C. L'identification de ce facteur nucléaire permettra de déterminer son implication dans la régulation d' AtBI-1 par les UV-C.

No description available.