Protective signaling of oxytocin in an in vitro model of myocardial ischemia - reperfusion

Abstract

Introduction : La prévention de la mort de cellules cardiaques contractiles suite à un épisode d'infarctus du myocarde représente le plus grand défi dans la récupération de la fonction cardiaque. On a démontré à maintes reprises que l'ocytocine (OT), l'hormone bien connue pour ses rôles dans le comportement social et reproductif et couramment utilisée dans l’induction de l’accouchement, diminue la taille de l'infarctus et améliore la récupération fonctionnelle du myocarde blessé. Les mécanismes de cette protection ne sont pas totalement compris. Objectif : Étudier les effets d'un traitement avec de l'ocytocine sur des cardiomyocytes isolés en utilisant un modèle in vitro qui simule les conditions d'un infarctus du myocarde. Méthodes : La lignée cellulaire myoblastique H9c2 a été utilisée comme modèle de cardiomyocyte. Pour simuler le dommage d'ischémie-reperfusion (IR), les cellules ont été placées dans un tampon ischémique et incubées dans une chambre anoxique pendant 2 heures. La reperfusion a été accomplie par la restauration du milieu de culture régulier dans des conditions normales d'oxygène. L'OT a été administrée en présence ou en absence d'inhibiteurs de kinases connues pour être impliquées dans la cardioprotection. La mortalité cellulaire a été évaluée par TUNEL et l'activité mitochondriale par la production de formazan pendant 1 à 4 heures de reperfusion. La microscopie confocale a servie pour localiser les structures cellulaires. Résultats : Le modèle expérimental de l'IR dans les cellules H9c2 a été caractérisé par une diminution dans la production de formazan (aux alentours de 50 à 70 % du groupe témoin, p < 0.001) et par l'augmentation du nombre de noyaux TUNEL-positif (11.7 ± 4.5% contre 1.3 ± 0.7% pour le contrôle). L'addition de l'OT (10-7 a 10-9 M) au commencement de la reperfusion a inversé les effets de l'IR jusqu'aux niveaux du contrôle (p < 0.001). L'effet protecteur de l'OT a été abrogé par : i) un antagoniste de l'OT ; ii) le knockdown de l'expression du récepteur à l'OT induit par le siRNA ; iii) la wortmannin, l'inhibiteur de phosphatidylinositol 3-kinases ; iv) KT5823, l'inhibiteur de la protéine kinase dépendante du cGMP (PKG); v) l'ODQ, un inhibiteur du guanylate cyclase (GC) soluble, et A71915, un antagoniste du GC membranaire. L'analyse confocale des cellules traitées avec OT a révélé la translocation du récepteur à l'OT et la forme phosphorylée de l'Akt (Thr 308, p-Akt) dans le noyau et dans les mitochondries. Conclusions : L'OT protège directement la viabilité des cardiomyocytes, lorsqu'elle est administrée au début de la reperfusion, par le déclenchement de la signalisation du PI3K, la phosphorylation de l'Akt et son trafic cellulaire. La cytoprotection médiée par l'OT implique la production de cGMP par les deux formes de GC.

Introduction: The prevention of the death of contractile cardiac cells following an episode of myocardial infarction represents the largest challenge in the recovery of myocardial function. Oxytocin, the hormone best known for its roles in reproduction and social behaviour and used commonly for the induction of parturition, has been repeatedly demonstrated to decrease the infarct size and to ameliorate the functional recovery of the injured myocardium. The mechanisms for this protection are incompletely understood. Objective: To study the effects of oxytocin treatment on isolated cardiomyocytes using an in vitro model simulating the conditions of a myocardial infarction. Methods: The cardiomyoblastic cell line H9c2 was used as a model of cardiomyocyte. For IR injury, the cells were placed in ischemic buffer and incubated in an anoxic chamber for 2 hours. Reperfusion was achieved by restoring cell media under normoxic conditions. OT was administered in the presence or absence of enzyme inhibitors. Cell death was evaluated by TUNEL and mitochondrial activity by formazan production during 1-4 hours of reperfusion. Confocal microscopy served for localization of cell structures. Results. The experimental model of IR in H9c2 cells was characterized by decreased formazan production (at the range of 50-70% of normoxic control, p < 0.001) and by the increased number of TUNEL-positive nuclei (11.7±4.5 vs. 1.3±0.7% in normoxic control). The addition of OT (10-7 to 10-9 M) at the onset of reperfusion reversed the effects of IR to the control levels (p < 0.001). The protective effect of OT was abrogated by: i) an OT antagonist, OTA and siRNA-mediated OT receptor knockout; ii) the phosphatidylinositol 3-kinases inhibitor wortmannin; iii) the cGMP-dependent protein kinase (PKG) inhibitor, KT5823. Soluble guanylate cyclase (GC) inhibitor ODQ and particulate GC antagonist A71915 only partially blocked the protective effects of OT. Confocal analysis of OT-treated cells revealed translocation of OT receptor and the phosphorylated form of Akt (Thr 308, p-Akt) into the nucleus and mitochondria. Conclusions: OT directly protects cardiomyocyte viability if administered at the onset of reperfusion by triggering signaling of Pi3K, Akt phosphorylation and its cellular trafficking. OT-mediated cytoprotection involves cGMP production by both forms of GC.