Darbo tikslas: Nustatyti adenozino receptorių (AR) genų raišką (informacinės RNR lygyje) plaučių kraujagyslių endotelio ląstelėse ir žiurkės plaučiuose, jų pokyčius esant hipoksijai, įvertinti AR poveikį endotelio ląstelių proliferacijai. Darbo uždaviniai: 1) Ištirti žiurkės plaučių smulkių kraujagyslių endotelio (PSKE) ir žiurkės plaučių arterijos endotelio (PAE) AR genų raišką, veikiant hipoksijai. 2) Nustatyti AR agonistų poveikį PSKE ląstelių proliferacijai. 3) Nustatyti AR genų raiškos pokyčius žiurkės plaučiuose esant hipoksijai. 4) Nustatyti adenozino receptorių A3 (A3R) pasiskirstymą plaučių arterinės hipertenzijos (PAH) paciento plaučių mėginyje, taikant imunohistocheminį tyrimą. Darbo metodai: genų raiška nustatyta taikant kiekybinę tikro laiko polimerazės grandininę reakciją (KTL-PGR) naudojant “Taqman®” pradmenis ir zondus adenozino receptoriams. Ląstelių proliferacija įvertinta tričiu žymėto timidino (3H-timidino) įjungimu į ląstelių DNR. A3R pasiskirstymas PAH paciento plaučiuose įvertinamas, taikant imunohistocheminį tyrimą. Tyrimo rezultatai: PSKE ląstelėse rasta adenozino receptorių A2B ir A3R. Hipoksijos aplinkoje A2BR genų raiška padidėjo 2 kartus po 24 val., 5 kartus po 40 val. A3R genų raiška sumažėjo 2 kartus po 24 val., 6 kartus po 40 valandų. PAE ląstelėse rasta AR: A1, A2AR ir A2BR. Hipoksijos aplinkoje A1R genų raiška padidėjo 2,5 karto po 24 val. ir išliko padidėjusi po 40 val. A2AR genų raiška padidėjo 2 kartus po 24 val. ir išliko padidėjusi... [toliau žr. visą tekstą] / Aims: Determine adenosine receptors (AR) gene expression in rat pulmonary microvascular endothelial cells (RPMVEC), rat pulmonary artery endothelial cells (RPAEC) and rat lungs during hypoxic conditions. Evaluate effects of adenosine receptors agonist to PRMVEC proliferation. Objectives: 1) Identify AR in RPMVEC and RPAEC. 2) Evaluate AR changes in RPMVEC and RPAEC during hypoxic conditions. 3) Determine adenosine receptors expression in rat lungs exposed to chronic hypoxia. 4) Perform immunohistochemical staining of A3R on a lung section from patient with pulmonary arterial hypertension (PAH). Methods: Adenosine receptors gene expression was determined by quantitative real time polymerase chain reaction (qRT-PCR) assay using “TaqMan®” primers. Cell proliferation was determined using a tritium labeled thymidine (3H-thymidine) assay. Immunohistochemistry was performed on paraffin embedded lung tissue sections. Results: RPMVEC express A2BR and A3R. During hypoxic conditions A2BR was upregulated 2-fold after 24 h. and 5-fold after 40h of hypoxic exposure. A3R was downregulated 2- fold after 24h. and 6-fold after 40h. RPAEC express A1R, A2AR and A2BR. During hypoxic conditions A1R expression was increased 2,5-fold after 24h and 40h. A2AR was upregulated 2-fold after 24h and 40h. A2BR expression was increased 2,5-fold after 24h and 40h of hypoxic exposure. The A3R agonist HEMADO treatment for 24h at the concentration of 10-7 M, increased RPMVEC proliferation 1,5-fold. AR... [to full text]

L'endothélium artériel pulmonaire joue un rôle déterminant dans la régulation du tonus vasomoteur en libérant des substances vasodilatatrices et vasoconstrictrices. Toute perturbation des fonctions endothéliales entraîne une perte de l'équilibre physiologique très finement régulé entre réponse vasoconstrictrice et vasodilatatrice, avec perte conjointe du contrôle de la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires et de l'effet antiagrégant plaquettaire. Ces modifications conduisent à un remodelage du lit vasculaire pulmonaire avec une augmentation des résistances vasculaires parfois à l'origine d'une hypertension pulmonaire (HTP) irréversible. Le rôle de l'hypoxémie n'y est pas exclusif. Le réseau bronchique est soumis quant à lui à des agressions physiques par les particules inhalées. Celles-ci peuvent entraîner un remodelage bronchique et une perturbation du tonus bronchique et de la broncho-réactivité, dont les médiateurs peuvent être en partie partagés par la dysfonction vasculaire.Le but de ce travail était d'évaluer dans un premier temps l'existence d'une dysfonction endothéliale, en tant que précurseur potentiel d'une HTP, dans deux modèles de bronchopathies chroniques à des stades opposés de la sévérité de l'atteinte respiratoire : la mucoviscidose terminale et le tabagisme avec peu ou pas d'impact sur la fonction respiratoire.Nous avons ainsi montré à partir d'explants pulmonaires qu'une dysfonction endothéliale était fréquente au cours de la mucoviscidose au stade pré-greffe et qu'elle était au-moins en partie liée à une surexpression vasculaire pulmonaire de l'ET-1 et de ses récepteurs ET-A.Nous avons montré par ailleurs que 25% environ des sujets fumeurs à fonction respiratoire normale ou peu altérée présentaient également une telle dysfonction. Nous en avons étudié ici deux voies physiopathologiques potentielles, celle de l'ET-1 et celle qui gouverne la synthèse du NO : la balance NO Synthases (NOS)/arginases. Nous avons mis en évidence une surexpression des récepteurs ET-A de l'ET-1 chez les sujets avec dysfonction ainsi qu'une corrélation inverse entre cette expression et la réponse vasoactive à l'Acétylcholine (Ach). Par ailleurs, si le NO a entre autres un effet anti-prolifératif sur les cellules musculaires lisses, la voie des arginases - système enzymatique compétitif avec les NOS - mène quant à elle à la réparation et au remodelage. Nous avons étudié l'expression vasculaire de ces différentes enzymes ainsi que l'effet pharmacologique d'inhibiteurs des NOS ou des arginases sur la réponse vasoactive à l'Ach. Nous avons montré qu'il n'existait pas de déficit d'expression des NOS et qu'il ne semblait pas y avoir d'effet délétère des arginases dans la dysfonction endothéliale dans ce modèle.Parallèlement aux mécanismes sous-tendant le remodelage vasculaire au cours du tabagisme nous avons recherché l'existence d'une « dysfonction » bronchique chez ces fumeurs, qui pourrait précéder le remodelage bronchique qui les caractérise. La présence d'une hyperréactivité bronchique est un marqueur prédictif de remodelage des voies aériennes et de l'obstruction bronchique qui en découle. Le rôle de la balance NOS/arginases dans le contrôle du tonus bronchique est encore méconnu. Notre premier objectif était d'évaluer l'expression de cette balance enzymatique dans le tissu bronchique de ces patients et le second d'étudier les effets de l'inhibition des NOS et des arginases sur la réponse bronchoconstrictrice à l'Ach. Nous avons montré qu'une augmentation d'expression bronchique de la NOS 2 chez les fumeurs était impliquée dans la régulation du tonus bronchique et dans l'obstruction bronchique, tandis qu'une augmentation de l'activité des arginases était impliquée dans la sensibilité bronchique. / Pulmonary arteriel endothelium has a key role in the regulation of vascular tone by the release of dilating and constrictive mediators. Impairment of endothlium functions leads to a loss of the physiological equilibrium between vasoconstriction and vasodilation, together with the loss of vascular smooth muscle cells (SMC) proliferation. These alterations induce pulmonary vascular remodeling and elevation of vascular resistance which can lead to an irreversible pulmonary hypertension (PH). The role of hypoxemia is not exclusive. Airways are exposed to physical aggressions by inhaled particles, which can lead to bronchial remodeling and impaired bronchial tone and reactivity, the mediators of which can be partly shared by endothelial dysfunction.Our goal was to evaluate the existence of endothelial dysfunction as a precursor of PH in 2 models of chronic bronchopathy of opposite stages of disease severity: end-stage cystic fibrosis (CF) and tobacco smoking with or without impaired lung function. We showed that in end-stage CF pulmonary explants, endothelial dysfunction is frequent and that it was at least partly due to a vascular upregulation of the endothelin (ET)-1 pathway.Furthermore, approximately ¼ of smokers with normal or poorly impaired lung function also displayed a similar endothelial dysfunction. We studied therein 2 potential physiopathological pathways, that of ET-1 and that which governs nitric oxide (NO) synthesis: the NO synthases (NOS)/arginases balance. We showed an upregulation of ET-A receptor expression and an inverse correlation between this expression and the vasoactive response to acetylcholine (Ach). If NO has an anti mitogenic effect on SMC, the arginases pathway-competitive with the NOS- leads to tissue repair and remodeling.We studied the vascular expression of these enzymes and the pharmacological effect of NOS and arginases inhibitors on response to Ach. We showed that the expression of NOS was not deficient and that arginases did not seem to have a deleterious effect on endothelial function in this model.Concomitantly to these mechanisms leading to vascular remodeling, wr searched for a bronchial dysfunction in smokers which could antecede bronchial remodeling, a well known feature of tobacco smoking. Bronchial hyperresponsiveness is a predictive marker of airway remodeling and subsequent bronchial obstruction. The role of the NOS/arginases pathway in the control of bronchial tone is still unknown. We evaluated the bronchial expression of the NOS/arginases balance in smokers and the effects of NOS and arginases inhibitors on bronchoconstrictive response to Ach. We found that an upregulation of NOS2 expression in COPD patients is involved in airway tone regulation and functional airflow limitation, whereas increased arginase activity is involved in airway sensitivity.

F-Aktin spielt eine wichtige Rolle bei der Steuerung der endothelialen Barrierefunktion. In dieser Arbeit verwendeten wir Colchicin, Vinca-Alkaloide (Vinblastin, Vincristin) und Paclitaxel um Mikrotubulussysteme (MT) auszulenken und den Effekt auf die Permeabilität zu untersuchen. Endothelzellen wurden auf Polycarbonatfiltermembranen gepflanzt und einem kontinuierlichen hydrostatischen Druck von 10 cm H2O ausgesetzt. Die Exposition von Endothelzell-Monolayern gegenüber Colchicin und Vinca-Alkaloiden führte innerhalb von 60 100 Minuten zeit- und dosisabhängig zu einem fünf zehnfachen Anstieg der hydraulischen Konduktivität. Dagegen war nach MT-Stabilisation durch Paclitaxel keine Permeabilitätszunahme festzustellen. Doppelimmunfluoreszenz-Mikroskopie zeigte, dass die MT-Depolymerisation durch Colchicin und Vinca Alkaloide zu F-Aktin-Umverteilung, Stressfaserbildung und Zellretraktionen mit ausgeprägter parazellulärer Lücken-Bildung führt. Diese Phänomene wurden durch Kombinationen von Vinblastin und Paclitaxel deutlich abgeschwächt. Die fluorometrische Messung des intrazellulären F-Aktins nach MT-Depolymerisation durch Vinblastin resultierte in einer signifikanten Zunahme der Aktinfilamente. Auf der anderen Seite resultierte F-Aktin Abbau durch Cytochalasin D und Clostridium difficile (TcdB-10463) morphologisch nicht in einer Veränderung von MT-Strukturen. Dabei zeigten in Interzellularbrücken gelegene MT-Filamente Kolokalisation mit F-Aktin Fragmenten. Unsere Ergebnisse demonstrieren, dass MT-Systeme an der Regulation der endothelialen Barriere beteiligt sind. Darüber hinaus verdeutlichen die Resultate eine enge Bindung von MT- und Aktin-Filamenten innerhalb endothelzellulärer Adhäsionskontakte. / The endothelian cytosceleton plays an important role in the regulation of endothelial permeability via cellular actin filaments. We tested the effect of agents known to perturb cellular microtubules on the permeability of endothelial cell monolayers. The agents chosen were colchicine, the vinca alkaloids vinblastine and vincristine and paclitaxel. Cell monolayers were prepared on polycarbonate filter membranes and exposed to a continuous hydrostatic pressure of 10 cm H2O. Colchicine and the vinca alkaloids caused a five to tenfold increase in the hydraulic conductivity of the monolayers within 60 100 min. The effect was dose and time dependent. The microtubule stabilizer paclitaxel caused no increase in permeability. Double-immunofluorescence microscopy showed that microtubule depolymerisation was associated with certain morphological features such as inter-endothelial gaps, cell retraction, f-actin reorganisation and some stressfibre appearance. These phenomena were significantly reduced when vinblastine and paclitaxel were combined. Measurement of intracellular f-actin following microtubule inhibition with vinblastine showed a significant increase in endothelial actin filaments. No changes in microtubule structures were seen when actin filaments were perturbed with cytochalasin D and Clostridium difficile (TcdB-10463). However, in this case the intercellular bridges showed that microtubules were co-localised with fragments of actin filaments from neighbouring cells. Our data demonstrate that microtubules are important for the regulation of endothelial permeability. Moreover, our results support evidens of binding between microtubules and actin filaments within endothelial cell adhesion contacts.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par un intense remodelage de la microcirculation pulmonaire affectant principalement les artérioles pulmonaires musculaires. Lorsqu'elle survient en l'absence de condition associée, l'HTAP est considérée comme idiopathique (HTAPi). L'HTAP représente une pan-vasculopathie au cours de laquelle chaque type cellulaire (cellules endothéliale, musculaire lisse, fibroblaste) constituant la paroi vasculaire joue un rôle spécifique dans la réponse à l'agression. Les buts de ce travail étaient d'explorer l'implication de différentes voies de signalisation dans l'initiation ou la progression de la maladie. Les différentes études ont été réalisées à partir de cultures de cellules musculaires lisses (CML) d'artère pulmonaire et de cellules endothéliales (CE) pulmonaires obtenues à partir de prélèvements pulmonaires humains obtenus lors de transplantation chez des patients souffrant d'HTAP réfractaire.Des études antérieures avaient souligné le rôle majeur de la sérotonine au cours de l'HTAP idiopathique. Dans une première étude, nous avons étudié le rôle respectif de la sérotonine (5-HT), de son transporteur (5-HTT) ou de ses récepteurs (5-HT1B, 5-HT2A et 5-HT2B) dans le remodelage vasculaire pulmonaire mis en évidence dans l'HTP associée à diverses conditions. Les résultats de cette première étude montraient qu'une surexpression du 5-HTT dans les CML d'artère pulmonaire est une voie physiopathologique commune impliquée dans le remodelage vasculaire pulmonaire observé dans l'HTAP idiopathique, la maladie veino-occlusive et l'HTAP associée à différentes pathologies.Des mécanismes inflammatoires jouent probablement un rôle important dans la physiopathologie du remodelage microvasculaire pulmonaire. En effet, des infiltrats composés de cellules inflammatoires mononucléées (macrophages, lymphocytes T et B et cellules dendritiques) sont fréquemment mis en évidence autour des lésions vasculaires pulmonaires de patients présentant une HTAP idiopathique. Les mécanismes impliqués dans le recrutement de ces cellules mononucléées demeurent mal compris et nous avons étudié le rôle d'une chimiokine, CC chemokine ligand 2 (CCL2). Les résultats de cette seconde étude montraient que CCL2 était surexprimée au cours de l'HTAP idiopathique. La source de cette surexpression semblait provenir des cellules endothéliales pulmonaires. CCL2 agissait non seulement sur le recrutement des monocytes mais également sur les cellules musculaires lisses vasculaires pulmonaires en stimulant leur prolifération et leur migration.Des mutations germinales de gènes codant pour des membres de la famille des récepteurs du TGF tels que BMPR2 (Bone Morphogenic Protein Receptor type 2) sont retrouvées dans près de 70% des cas d'HTAP familiale mais également chez 10 à 30 % des cas d'HTAPi apparemment non familiales. Ces patients sont regroupés sous le terme d'HTAP « héritable » (HTAPh). Nous avons, dans une troisième étude, évalué si la dysfonction des voies de signalisation secondaires aux mutations de BMPR2 pouvait avoir des conséquences sur la voie de l'endothéline 1 (ET-1) qui représente l'une des cibles thérapeutiques de choix au cours de l'HTAP. Les résultats de cette troisième étude montraient que l'ET-1 était surexprimée au cours de l'HTAP avec ou sans mutation de BMPR2. En revanche, une surexpression des récepteurs ET-A dans les CML était mise en évidence au cours de l'HTAPh et était associée à une augmentation de l'effet pro-proliférant de l'ET-1 sur les CML.Ces résultats révèlent que des facteurs vaso-actifs (ET-1, 5-HT) et inflammatoires jouent un rôle déterminant dans la physiopathologie de l'HTAP et pourraient représenter de nouvelles cibles thérapeutiques. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by intense pulmonary vascular remodelling affecting mainly the muscular pulmonary arteries and leading to increased pulmonary vascular resistance. When it occurs in the absence of associated conditions, PAH is regarded as idiopathic (iPAH). PAH represents a panvasculopathy in which each cell type constituting the vascular wall (endothelial cells, smooth muscle cells, fibroblast) plays a specific role. The aims of this work were to explore the implication of various pathways in the initiation or the progression of the disease. The various studies were carried out using pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC) and pulmonary endothelial cells (PEC) obtained during lung transplantation from patients with refractory PAH.Former studies have emphasized the major role of serotonin (5-HT) in the process of pulmonary vascular remodelling in iPAH. In a first study, we studied the respective role of 5-HT, the 5-HT transporter (5-HTT) and several 5-HT receptors (5-HT1B, 5-HT2A and 5-HT2B) on PASMC proliferation in cells from patients with PH associated with various conditions. The results of this first study showed that 5-HTT overexpression in PASMC is a common pathogenic mechanism in various forms of PH.Inflammatory cytokines may affect pulmonary vascular remodelling in iPAH. Indeed, iPAH frequently reveals inflammatory infiltrates corresponding to macrophages, lymphocytes and dendritic cells in the range of plexiform lesions as well as in other vascular lesions. The mechanisms underlying pulmonary vessel infiltration by monocytes / macrophages are unclear and the role for inflammatory cells in pulmonary vascular remodeling remains to be elucidated. This second study showed that iPAH is associated with an overexpression of CCL2. PEC are a major source of CCL2, which behaves as chemoattractant for circulating inflammatory cells and as growth factor for PASMC.Germline mutations of bone morphogenetic protein (BMP) receptor type 2 (BMPR-2), a member of the transforming growth factor (TGF)-β receptor family, have been reported in nearly 70% of patients with the heritable form of the disease (hPAH), and in 10–30% of patients with sporadic iPAH. In a third study, we evaluated the functional consequences of BMPR-2 mutations on the endothelin 1 (ET-1) pathway which represents one of the therapeutic targets on PAH. The results of this third study showed that iPAH and hPAH were associated with a similar overexpression of ET-1. In contrast, ETA receptor mRNA levels which were increased in PASMC from patients with iPAH and hPAH compared to controls were much higher in hPAH than in iPAH cells. Consequently, the growth promoting effect of ET1 on PASMC was higher in PASMC from patients with iPAH, and was markedly elevated in PASMC from patients with hPAH. No changes in ETB receptor mRNA levels could be detected in PASMC from patients with iPAH or hPAH in comparison with controls.These results reveal that vasoactive factors (ET-1, 5-HT) and inflammatory factors play a determining role in the pathophysiology of PAH and could represent new therapeutic targets.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une pathologie affectant les artères pulmonaires de petit calibre entraînant une augmentation des résistances artérielles pulmonaires aboutissant à une défaillance cardiaque droite. La vasoconstriction, le remodelage des artères pulmonaires distales, l’inflammation et le stress oxydant sont de facteurs clés de la pathogénèse de l'HTAP. Nous avons testé les potentiels de la formulation EPA:DHA 6:1 à prévenir l’hypertension pulmonaire et les altérations cardiovasculaires et pulmonaires induites par l’injection de monocrotaline chez le rat. Le traitement des rats monocrotaline avec l’EPA:DHA 6:1 (500 mg/kg/j, p.o) prévient significativement l’élévation de la pression artérielle pulmonaire moyenne, la pression systolique du ventricule droit, diminue le débit cardiaque, l’hypertrophie et la dilatation du ventricule droit. L’EPA:DHA 6:1 réduit également les résistances vasculaires pulmonaires, le remodelage des artérioles pulmonaires et les infiltrations lymphocytaires et macrophagiques. De plus, l’EPA:DHA 6:1 inhibe la production des espèces réactives de l’oxygène, diminue la surexpression des sous-unités p22phox et p47phox de la NADPH oxydase, des cyclooxygénases 1 et 2, des récepteurs ETA et ETB de l’endothéline-1, de la eNOS découplée et améliore la dysfonction endothéliale des artères pulmonaires. L’EPA:DHA 6:1 exercent des effets anti-inflammatoires, antioxydants et vasoprotecteurs et prévient le développement de l’HTAP induite par l’injection de monocrotaline chez le rat. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by remodeling of the small pulmonary arteries leading to a progressive increase in pulmonary vascular resistance and right ventricular failure. Pulmonary endothelial dysfunction, inflammation and oxidative stress promote the development of pulmonary hypertension. Omega-3 polyunsaturated fatty acids such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) have been shown to protect the cardiovascular system and reduce inflammation and oxidative stress. The present study evaluate the potential of EPA:DHA 6:1 to prevent monocrotaline-induced PAH in rats. EPA:DHA 6:1 treatment (500 mg/kg/d, p.o) prevented the MCT-induced mean pulmonary arterial pressure, right ventricular systolic pressure and decreased cardiac output. EPA:DHA 6:1 also attenuated right ventricular hypertrophy by reducing Fulton’s index and pulmonary arterial remodeling, decreased lymphocytes T and macrophages infiltration. EPA:DHA 6:1 treatment significantly reduced MCT-induced vascular oxidative stress and improved endothelial function in pulmonary arteries. The protective effect of EPA:DHA 6:1 was associated with the prevention of the MCT-induced upregulation of NADPH oxidase subunits (p22phox and p47phox), COX-1 and COX-2, endothelin A and B receptors and uncoupled eNOS in pulmonary arterioles. Our studies show that the EPA:DHA 6:1 formulation exerts anti-inflammatory, anti-oxidant and has a protective vascular effect in the pulmonary arteries, which may contribute to prevent and potentially cure pulmonary hypertension induced by MCT in rat.