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Study of the role of SSAO/VAP-1 in OGD conditions using SSAO/VAP-1-expressing HUVEC and human brain endothelial cells (hCMEC/D3) as experimental models of ischemic stroke, and its possible nexus with Alzheimer's disease
Sun, Ping
Unzeta López, Mercedes, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Bioquímica i de Biologia Molecular)
Solé Piñol, Montserrat, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències)
Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències

Publicació: [Barcelona] : Universitat Autònoma de Barcelona, 2015
Descripció: 1 recurs electrònic (290 p.)
Resum: La proteína de adhesión vascular 1 (VAP-1) es una proteína pro-inflamatoria que facilita el reclutamiento leucocitario a través de su actividad amino oxidasa sensible a semicarbazida (SSAO, E. C 1. 4. 3. 21). La SSAO plasmática incrementa en pacientes con infarto cerebral o "stroke" isquémico y hemorrágico, y su actividad predice la aparición de hemorragias después del tratamiento con tPA. Además, la SSAO/VAP-1 se encuentra incrementada en plasma y tejido cerebral de pacientes con enfermedad de Alzheimer (EA). Así pues, creemos que la SSAO/VAP-1 puede contribuir al daño vascular en stroke y EA. Sin embargo, los mecanismos moleculares y su posible contribución al nexo stroke-EA se desconocen. En este trabajo hemos establecido un modelo de isquemia sencillo usando células endoteliales periféricas que expresan la SSAO/VAP-1 humana (HUVEC hSSAO/VAP-1) en condiciones de deprivación de oxígeno y glucosa (OGD). Mediante este modelo encontramos que la expresión de SSAO/VAP-1 incrementa la susceptibilidad de las células endoteliales a la OGD, y la oxidación de sus sustratos aumenta el daño vascular. Las caspasas 3 y 8 se activan durante esta muerte celular. Además, la OGD constituye un estímulo para la liberación de SSAO/VAP-1 soluble. También, una OGD corta induce la unión de leucocitos al endotelio dependiente de SSAO/VAP-1, parcialmente mediada por su actividad enzimática. Para evaluar mejor los efectos beneficiosos de nuevos compuestos inhibidores de la actividad SSAO/VAP-1 en isquemia cerebral generamos una línea celular endotelial cerebral humana que expresa la SSAO/VAP-1 (hCMEC/D3 hSSAO/VAP-1), como modelo de barrera hematoencefálica (BHE), y establecimos también las condiciones óptimas de OGD. Mediante el uso de las células HUVEC y hCMEC/D3 que expresan SSAO/VAP-1 probamos que el DPH-4, un nuevo compuesto multidiana diseñado para la EA, es capaz de proteger ambas células y disminuir la adhesión leucocitaria dependiente de SSAO en OGD con reoxigenación (OGD-Reox). El DPH-4 también fue efectivo contra el daño inducido por OGD-Reox en presencia de beta amiloide, como modelo de patología de EA. Para determinar los mecanismos moleculares subyacentes a los efectos beneficiosos de la simvastatina en el stroke, utilizamos las células hCMEC/D3 que expresan SSAO/VAP-1 en OGD, así como dos modelos animales de oclusión de la arteria cerebral media (MCAO). Los resultados revelaron que la simvastatina impide la liberación de SSAO/VAP-1 soluble al plasma o medio de cultivo, la cual induce la expresión de E-selectina y VCAM-1, y amplifica la inflamación y el daño subsiguiente en el cerebro infartado. Finalmente, se estudió del posible papel de la SSAO/VAP-1 en el nexo existente entre el stroke y la EA con las células hCMEC/D3. Resultados preliminares mostraron que en las células que expresan SSAO/VAP-1, la OGD-Reox induce la expresión de BACE1 y la disminución de LRP-1, y que su sustrato es capaz de incrementar los niveles de APP. Además, el metabolismo de la metilamina por la SSAO/VAP-1 induce una muerte celular adicional cuando se co-trata con Aβ1-40D, en OGD-Reox. De estos resultados concluimos que la expresión de SSAO/VAP-1 en endotelio puede incrementar el daño asociado a la OGD, y que la OGD induce la liberación de SSAO/VAP-1 soluble. También, que la oxidación de su sustrato media parte del daño vascular y que la adhesión leucocitaria dependiente de la SSAO/VAP-1 agrava la progresión de la patología aumentando la inflamación en isquemia. La inhibición de SSAO/VAP-1 por el DPH-4 puede aportar un beneficio terapéutico para el retraso y/o prevención del stroke, así como para su progresión a EA. La modulación de los niveles de SSAO/VAP-1 media parte de los efectos beneficiosos de la simvastatina en isquemia cerebral. Además, la presencia de SSAO/VAP-1 en el endotelio cerebral puede facilitar la generación de β-amiloide, incrementando el riesgo y el empeoramiento neurológico de la EA.
Resum: Vascular adhesion protein 1 (VAP-1) is a pro-inflammatory protein that mediates leukocyte recruitment through its semicarbazide-sensitive amine oxidase (SSAO, E. C 1. 4. 3. 21) activity. Plasmatic SSAO increases in ischemic and in hemorrhagic stroke patients, and its activity predicts the appearance of parenchymal hemorrhages after tPA treatment in ischemic stroke patients. Moreover, SSAO/VAP-1 is also increased in AD patients' plasma and brain tissue. Hence, we believe that SSAO/VAP-1 could contribute to the vascular damage in both stroke and AD. However, the molecular mechanisms of SSAO/VAP-1 in stroke and its possible contribution to the nexus of ischemic stroke and AD have not been studied in detail. In this work, an easy ischemic model was set up by using peripheral endothelial cells expressing the human SSAO/VAP-1 protein (HUVEC hSSAO/VAP-1) under oxygen-glucose deprivation (OGD) conditions. Based on this model, it was found that SSAO/VAP-1 expression increases the susceptibility of endothelial cells to OGD, and that its substrates oxidation through its enzymatic activity increases the vascular cell damage. Caspase-3 and caspase-8 are activated during the death process. In addition, OGD constitutes a stimulus for the soluble SSAO/VAP-1 release, partly mediated by metalloproteinase-2-dependent shedding. Also, short-time OGD induces SSAO/VAP-1-dependent leukocyte binding on endothelial cells, which is partly dependent on its enzymatic activity. In order to better evaluate the beneficial effects of new pharmaceutical compounds by SSAO/VAP-1 activity inhibition under cerebral ischemia conditions, a human brain endothelial cell line expressing the human SSAO/VAP-1 (hCMEC/D3 hSSAO/VAP-1) was further generated as a model of the brain blood barrier (BBB). OGD conditions were established with these cells as well. By using hSSAO/VAP-1 HUVEC and hCMEC/D3 cells, a novel multitarget-directed ligand (MTDL) DPH-4, designed for AD therapy, was proved able to protect both endothelial cells, as well as to decrease the SSAO-dependent leukocyte adhesion under OGD with reoxygenation. DPH-4 was also effective against the damage induced by OGD and reoxygenation in the presence of beta amyloid as a model of AD pathology. With regard to determine the molecular mechanisms underlying the beneficial effect of simvastatin on ischemic stroke, hCMEC/D3 hSSAO/VAP-1 cells subjected to OGD conditions and two middle cerebral arterial occlusion (MCAO) rat models were used. Results revealed that simvastatin could suppress the release of soluble SSAO/VAP-1 into the plasma or cell culture media, which induces the expression of the adhesion molecules E-selectin and VCAM-1, and amplifies the inflammation and the consequent damage in the infarcted brain. At last, hCMEC/D3 hSSAO/VAP-1 cells were used so as to study the possible role of SSAO/VAP-1 in the nexus between ischemic stroke and AD. Preliminary results showed that in SSAO/VAP-1-expressing cells, OGD with reoxygenation induces the expression of BACE1 and decreases the expression of LRP-1, and that the substrate of SSAO/VAP-1 can further up-regulate the levels of APP under OGD with reoxygenation. Furthermore, the metabolism of methylamine by SSAO/VAP-1 activity induces additional cell death when co-treated with Aβ1-40D under OGD with reoxygenation. In summary, these results conclude that the expression of SSAO/VAP-1 in endothelial cells can increase the OGD-associated cell damage. OGD induces soluble SSAO/VAP-1 release. The oxidation of its substrate mediates part of the tissue damage. SSAO/VAP-1 activity-dependent leukocyte binding further exacerbates the disease progression by augmenting inflammation in cerebral ischemia. The inhibition of SSAO/VAP-1 activity by DPH-4 can provide a therapeutic benefit to the delay and/or prevention of ischemic stroke as well as its progression to AD. The modulation of the SSAO/VAP-1 levels mediates part of the beneficial effect of simvastatin on cerebral ischemia. In addition of ischemic condition, the presence of SSAO/VAP-1 in brain endothelium may facilitate the generation of β-amyloid, hence increasing the risk and neurological worsening of AD.
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències, 2015
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Llengua: Anglès.
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis ; publishedVersion
Matèria: Infart cerebral ; Infarto cerebral ; Stroke ; SSAO/VAP-1 ; Barrera hematoencefàlica ; Barrera hematoencefálica ; Blood-brain barrier
ISBN: 9788449055430

Adreça alternativa: http://hdl.handle.net/10803/308325


290 p, 7.9 MB

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Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2015-09-21, darrera modificació el 2016-06-04



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