Fonction, expression et localisation cellulaire du récepteur B1 des kinines chez le rat diabétique

Abstract

Les kinines sont des peptides vasoactifs et pro-inflammatoires impliqués dans un bon nombre de processus biologiques et inflammatoires. Elles agissent sur deux types de récepteurs couplés aux protéines G, appelés récepteurs B1 et B2 (RB1 et RB2). Le RB2 joue un rôle protecteur sur le système cardiovasculaire par l'activation de la monoxyde d’azote synthase endothéliale (eNOS). Par contre, le RB1 est associé à la résistance à l'insuline, un événement précoce dans le diabète de type 2, à travers la régulation et l'activation de la monoxyde d’azote synthase inductible (iNOS) et l’augmentation de la production de l'anion superoxyde (O2●‒) impliquant la NADPH oxydase dans le système vasculaire de rats diabétiques. Dans deux études menées en parallèle, nous avons considéré les hypothèses que l'inhibition : a) de la iNOS (article 1), ou b) de la kininase 1 (carboxypeptidase M, CPM), l'enzyme clé impliquée dans la synthèse des agonistes endogènes du RB1 (article 2), exerce les mêmes effets bénéfiques que l'antagonisme du RB1 (SSR240612) dans la résistance à l'insuline. Des rats mâles Sprague-Dawley ont été rendus résistants à l'insuline avec une eau de boisson contenant 10% de D-glucose pendant une période de 9 semaines. Les rats témoins ont reçu l'eau du robinet. Nous avons donc évalué les effets d’un traitement prolongé d’une semaine soit avec le 1400W, un inhibiteur sélectif de la iNOS, ou avec le Mergetpa, un inhibiteur non sélectif de la CPM. Les rats soumis à une diète riche en glucose présentent une hyperglycémie, une hyperinsulinémie, une résistance à l'insuline, un gain de poids corporel et une augmentation de l'expression de plusieurs marqueurs de l’inflammation (RB1, CPM, iNOS et IL-1β) dans le cortex rénal, l'aorte et le foie. Les marqueurs du stress oxydatif (anion superoxyde et nitrotyrosine) ont également augmenté dans divers tissus y compris le système vasculaire. Le 1400W et le Mergetpa ont renversé et normalisé la plupart de ces altérations. Ces données montrent que le blocage pharmacologique de la iNOS ou de la kininase1(CPM) exerce des effets bénéfiques similaires à ceux d’un traitement de 1 semaine avec un antagoniste du RB1 (SSR240612). Dans le modèle des rats insulinorésistants, la surexpression du RB1 augmente la production de l’O2●‒ par l’activation de la NADPH oxydase, tandis l’antagonisme du RB1 empêche cette production dans l’aorte (Dias et al., 2010; Dias et al., 2012 b). Cette dernière observation nous a amené à émettre l'hypothèse que le RB1 est colocalisé avec la NADPH oxydase, qui a fait l’objet d’une 3e étude (article 3) dans laquelle nous avons démontré que le RB1 est colocalisé avec la NADPH et son activation augmente la production de l’O2●‒ via la protéine kinase C. Des rats mâles ont été rendus diabétiques avec une dose unique de streptozotocine (STZ), un modèle de diabète de type 1. Deux semaines plus tard, la production d'O2●‒ a été mesurée dans les anneaux d'aorte en réponse à l'agoniste du RB1, par la méthode de la chimioluminescence par la lucigénine. De nombreux inhibiteurs ont été ajoutés pour bloquer la PKC totale (Ro-31-8220), la PKCβ1/2 (LY333531) ou la NADPH oxydase (DPI). La localisation cellulaire du RB1 avec la NADPH oxydase a été étudiée dans l'aorte, l'artère poplitée, le glomérule et les artères rénales par immunofluorescence et microscopie confocale avec des marqueurs des cellules endothéliales, des macrophages et des cellules musculaires lisses vasculaires. Bien que le RB1 ait été largement retrouvé dans tous ces types cellulaires, il a été rarement retrouvé dans l'endothélium de l'aorte. La réponse maximale à l'agoniste du RB1 sur la production de l’O2●‒ a été inhibée par tous les inhibiteurs. Enfin, les intensités en immunofluorescence du RB1, de la NOX1 et de la NOX2 (isoformes de la NADPH oxydase) étaient significativement augmentées dans les cellules endothéliales, les cellules musculaires lisses vasculaires et les macrophages dans l'aorte diabétique où ils montraient une colocalisation cellulaire. Les résultats de cette dernière étude ont montré que le RB1 est colocalisé avec la NADPH oxidase sur le même type cellulaire et qu’il augmente la production d’O2●‒ via la PKC β1/2 (isoforme de la PKC). Ceci suggère que le rôle préjudiciable du RB1 se manifeste en partie par une augmentation du stress oxydatif à partir de cellules immunitaires infiltrantes dans le diabète. Par conséquent, le RB1 représente une cible thérapeutique potentielle dans le traitement du diabète.

Kinins are vasoactive and pro-inflammatory peptides involved in a number of biological and inflammatory processes. They act on two types of receptors coupled to G proteins, GPCR, called B1 and B2 receptors. Although B2R plays a protective role in the cardiovascular system through the activation of endothelial nitric oxide synthase (eNOS), B1R is associated to insulin resistance, an early event in type 2 diabetes. This is mediated through the regulation and activation of the inducible nitric oxide synthase (iNOS) and increased production of superoxide anion (O2●‒) involving NADPH oxidase in the vascular system of diabetic rats. In two studies conducted in parallel, we considered the hypothesis that the inhibition of: a) iNOS (article 1), or b) kininase 1 (carboxypeptidase M, CPM), the key enzyme involved in the synthesis of endogenous B1R agonists (article 2), exerts the same beneficial effects as the B1R antagonist (SSR240612) in insulin resistance. Male Sprague-Dawley rats were made insulin resistant with a drinking solution containing 10% D-glucose for a period of 9 weeks. Control rats received tap water. We therefore evaluated the effects of a one-week treatment with 1400W, a selective inhibitor of iNOS, or with Mergetpa, a non-selective inhibitor of CPM. Rats fed a high glucose diet displayed hyperglycemia, hyperinsulinemia, insulin resistance, body weight gain and increased expression of inflammatory markers (B1R, CPM, iNOS and IL-1β) in the renal cortex, the aorta and the liver. Markers of oxidative stress (superoxide anion and nitrotyrosine) also increased in various tissues including the vascular system. Both treatments with 1400W and Mergetpa reversed and normalized most of these alterations. These data showed that the pharmacological blockade of iNOS or kininase1 (CPM) has similar beneficial effects to a 1-week treatment with a B1R antagonist (SSR240612). In the model of insulin resistant rats, overexpression of B1R increases O2●‒ production by activation of NADPH oxidase, whereas antagonism of B1R prevents this production in the aorta (Dias et al., 2010; Dias et al., 2012 b). This last observation led us to hypothesize that B1R is colocalised with NADPH oxidase, which was the subject of a third study (article 3) in which we demonstrated that B1R is colocalised with NADPH oxidase and its activation increases the production of O2●‒ via protein kinase C. Male rats were made diabetic with a single dose of streptozotocin (STZ), a model of type 1 diabetes. Two weeks later, O2●‒ production was measured in the aorta rings in response to the B1R agonist, by the lucigenin chemiluminescence method. Many inhibitors have been added to block total PKC (Ro-31-8220), PKCβ1/2 (LY333531) or NADPH oxidase (diphenyleneiodonium). The cellular localization of B1R with NADPH oxidase was studied in the aorta, popliteal artery, glomerulus and renal arteries by immunofluorescence and confocal microscopy with markers of endothelial cells, macrophages and vascular smooth muscle cells. Although B1R has been widely found in all these cell types, it has rarely been found in the endothelium of the aorta. The maximal response to the B1R agonist to enhance O2●‒ was inhibited by all inhibitors. Finally, the immunofluorescent intensity of labelling of B1R, NOX1 and NOX2 (isoforms of NADPH oxidase) was significantly increased in endothelial cells, vascular smooth muscle cells, and macrophages in the diabetic aorta where they displayed cellular colocalization. . The results of this last study show that B1R colocalizes with NADPH oxidase on the same cell type and increases the production of O2●‒ via PKC β1/2 (isoform of PKC). This suggests that the detrimental role of B1R manifest itself in part by an increase in oxidative stress from invasive immune cells in diabetes. Therefore, B1R represents a potential therapeutic target in the treatment of diabetes.