Lysyl oxidase-dependent extracellular matrix crosslinking modulates calcification in atherosclerosis and aortic valve disease

Atherosclerosis; Cardiovascular calcification; Lysyl oxidaseAterosclerosis; Calcificación cardiovascular; Lisil oxidasaAterosclerosi; Calcificació cardiovascular; Lisil oxidasaExtracellular matrix (ECM) is an active player in cardiovascular calcification (CVC), a major public health issue with an unmet need for effective therapies. Lysyl oxidase (LOX) conditions ECM biomechanical properties; thus, we hypothesized that LOX might impact on mineral deposition in calcific aortic valve disease (CAVD) and atherosclerosis. LOX was upregulated in calcified valves from two cohorts of CAVD patients. Strong LOX immunostaining was detected surrounding calcified foci in calcified human valves and atherosclerotic lesions colocalizing with RUNX2 on valvular interstitial cells (VICs) or vascular smooth muscle cells (VSMCs). Both LOX secretion and organized collagen deposition were enhanced in calcifying VICs exposed to osteogenic media. β-aminopropionitrile (BAPN), an inhibitor of LOX, attenuated collagen deposition and calcification. VICs seeded onto decellularized matrices from BAPN-treated VICs calcified less than cells cultured onto control scaffolds; instead, VICs exposed to conditioned media from cells over-expressing LOX or cultured onto LOX-crosslinked matrices calcified more. Atherosclerosis was induced in WT and transgenic mice that overexpress LOX in VSMC (TgLOXVSMC) by AAV-PCSK9D374Y injection and high-fat feeding. In atherosclerosis-challenged TgLOXVSMC mice both atherosclerosis burden and calcification assessed by near-infrared fluorescence (NIRF) imaging were higher than in WT mice. These animals also exhibited larger calcified areas in atherosclerotic lesions from aortic arches and brachiocephalic arteries. Moreover, LOX transgenesis exacerbated plaque inflammation, and increased VSMC cellularity, the rate of RUNX2-positive cells and both connective tissue content and collagen cross-linking. Our findings highlight the relevance of LOX in CVC and postulate this enzyme as a potential therapeutic target for CVC.We thank the technical support provided by Silvia Aguiló. This work was supported by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación (RTI2018-094727-B-100 and PID2021-122509OB-I00 funded by MCIN/ AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”), Instituto de Salud Carlos III (ISCIII; Spain; PI21/01048), and Fundación Española de Arteriosclerosis (FEA-2022). C.B-S and L.P-U were supported by a FPU (Ministerio de Universidades; Spain), and PFIS (ISCIII) fellowships, respectively and N.L-A by a Miguel Servet contract (ISCIII). There is no financial or personal relationship with organizations that could potentially influence the described research

NR4A3: A Key Nuclear Receptor in Vascular Biology, Cardiovascular Remodeling, and Beyond

Aneurisma aórtico abdominal; Aterosclerosis; Remodelación cardiovascularAneurisma aòrtic abdominal; Aterosclerosi; Remodelació cardiovascularAbdominal aortic aneurysm; Atherosclerosis; Cardiovascular remodelingThe mechanisms committed in the activation and response of vascular and inflammatory immune cells play a major role in tissue remodeling in cardiovascular diseases (CVDs) such as atherosclerosis, pulmonary arterial hypertension, and abdominal aortic aneurysm. Cardiovascular remodeling entails interrelated cellular processes (proliferation, survival/apoptosis, inflammation, extracellular matrix (ECM) synthesis/degradation, redox homeostasis, etc.) coordinately regulated by a reduced number of transcription factors. Nuclear receptors of the subfamily 4 group A (NR4A) have recently emerged as key master genes in multiple cellular processes and vital functions of different organs, and have been involved in a variety of high-incidence human pathologies including atherosclerosis and other CVDs. This paper reviews the major findings involving NR4A3 (Neuron-derived Orphan Receptor 1, NOR-1) in the cardiovascular remodeling operating in these diseases.This research was funded by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación (RTI2018-094727-B-100), Instituto de Salud Carlos III (ISCIII; PI18/0919 and PI20/01649), the Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Recerca (AGAUR; 2017-SGR-00333). The study was cofounded by Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), a way to make Europe. C.B.-S. is supported by a FPU fellowship (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades)

El receptor nuclear NOR-1 en el remodelado cardiovascular: análisis de mecanismos fisiopatológicos y validación de nuevos modelos animales de utilidad preclínica

[spa] Actualmente no se dispone de fármacos eficaces ni de modelos animales adecuados para estudiar el aneurisma de la aorta abdominal (AAA) ni la hipertrofia cardiaca, patologías con una elevada morbi-mortalidad. La expresión del receptor nuclear NOR-1 es elevada en el miocardio y aumenta en la aorta de pacientes con AAA. Animales modificados genéticamente para este receptor podrían ser útiles para estudiar los mecanismos de estas enfermedades y para realizar ensayos preclínicos de potenciales terapias. Estudios ecocardiográficos de nuestro grupo habían mostrado que la angiotensina II (AngII) induce dilatación aórtica tanto en un ratón que sobreexpresa NOR-1 humano (hNOR-1) preferentemente en la pared vascular y el miocardio (TgNOR-1) como en el que la expresión de hNOR-1 se dirige células musculares (TgNOR1CMLV). También se observó que los ratones TgNOR-1 desarrollan hipertrofia cardíaca en respuesta a sobrecarga de presión, y que ambos podrían ser útiles como modelos preclínicos ya que la doxiciclina prevenía la formación de aneurismas inducidos por AngII. En el presente trabajo hemos profundizado en los mecanismos celulares y moleculares por los que la transgénesis de NOR-1 predispone a la formación de AAA. En respuesta a AngII en la pared vascular de los animales transgénicos se producen más roturas de fibras elásticas y un mayor aumento de la actividad MMP, del infiltrado inflamatorio y del estrés oxidativo que en los animales control. En estos animales la doxiciclina previno la formación de aneurismas inducidos por AngII a través de la reducción del remodelado vascular, la actividad MMP, la inflamación y el estrés oxidativo. El análisis del patrón de expresión diferencial en respuesta a AngII en la aorta abdominal de ratones TgNOR1CMLV y controles mediante microarrays identificó 1512 genes regulados diferencialmente y el análisis de vías (GSEA; Gene Set Enrichment Analysis) determinó la regulación diferencial de procesos biológicos, relacionados con inflamación, ciclo celular, citoesqueleto, diferenciación de célula muscular y activación simpática. Confirmamos que en respuesta a la AngII la transgénesis de NOR-1 se asocia a la inducción de genes implicados en la síntesis y transporte de catecolaminas, entre ellos la tirosina hidroxilasa (TH), enzima limitante de esta vía. Su expresión se incrementó de manera significativa en el AAA humano en el que la TH se localiza no sólo en las terminaciones nerviosas, sino también en células inflamatorias y en menor medida en CMLV. Un perfil similar se detectó en el ratón TgNOR1CMLV y en el modelo clásico de AAA (ratón deficiente en apolipoproteína E (ApoE-/-) infundido con AngII). Destacar que la inhibición específica de la TH mediante α-Metil-DL-tirosina (AMPT), previno el desarrollo de AAA en ambos modelos reduciendo el remodelado vascular, la inflamación y el estrés oxidativo. Por tanto, se propone a la TH como una nueva diana farmacológica en el AAA. En relación con la hipertrofia cardíaca. Los cardiomiocitos de los ratones TgNOR-1 son de mayor tamaño que los controles y cuando se estimulan eléctricamente experimentan mayor acortamiento que éstos. A su vez, la transgénesis de NOR-1 en cardiofibroblastos aumentó la expresión de marcadores del cambio fenotípico fibroblasto/miofibroblasto. Estos animales presentaban un agravamiento de la hipertrofia cardiaca asociada a la edad sin alteración de la función sistólica. Análogamente, confirmamos la mayor predisposición de los ratones transgénicos a la hipertrofia cardiaca inducida por AngII, con una hipertrofia concéntrica más acentuada que los ratones control, un aumento compensatorio de la función sistólica y una exacerbada respuesta inflamatoria y fibrótica. De hecho, la sobreexpresión de NOR-1 incrementó la deposición y el entrecruzamiento de las fibras de colágeno y la expresión de marcadores fibróticos, como la lisil oxidasa like 2 (LOXL2). Asimismo, la transgénesis de NOR-1 potenció la inducción de marcadores de hipertrofia cardíaca causada por la AngII. Nuestros resultados indican que en los ratones transgénicos existe una mayor expresión basal de Myh7 y de Loxl2 y mediante ensayos de actividad transcripcional demostramos que NOR-1 regula directamente la expresión de estos genes. Estos resultados sugieren que NOR-1 está implicado en el complejo programa transcripcional que lleva a la hipertrofia hipertensiva

Use of tyrosine hydroxylase inhibitors for the treatment of aortic aneurysm

The present invention relates to the use of a compound that can inhibit tyrosine hydroxylase, such as alpha-methyl-p-tyrosine (AMPT), for the prevention or treatment of aortic aneurysm, preferably of the abdominal aortaPeer reviewedConsejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Fundació Institut de Recerca de L'Hospital de la Santa Creu i Santa PauA1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnic

Uso de inhibidores de la tirosina hidroxilasa para el tratamiento del aneurisma de aorta

Uso de inhibidores de la tirosina hidroxilasa para el tratamiento del aneurisma de aorta. La presente invención se refiere al uso de un compuesto que es capaz de inhibir la tirosina hidroxilasa, tal como la alfa-metil-p-tirosina (AMPT), para la prevención o el tratamiento del aneurisma de aorta, preferiblemente el de aorta abdominal.Peer reviewedConsejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Fundació Institut de Recerca de L'Hospital de la Santa Creu i Santa PauA1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnic

Uso de inhibidores de la tirosina hidroxilasa para el tratamiento del aneurisma de aorta

[EN] The present invention relates to the use of a compound that can inhibit tyrosine hydroxylase, such as alpha-methyl-p-tyrosine (AMPT), for the prevention or treatment of aortic aneurysm, preferably of the abdominal aorta[ES] La presente invención se refiere al uso de un compuesto que es capaz de inhibir la tirosina hidroxilasa, tal como la alfa-metil-p-tirosina (AMPT), para la prevención o el tratamiento del aneurisma de aorta, preferiblemente el de aorta abdominalPeer reviewedConsejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Fundació Institut de Recerca de L'Hospital de la Santa Creu i Santa PauA1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnic

Emerging Roles of Lysyl Oxidases in the Cardiovascular System : New Concepts and Therapeutic Challenges

Lysyl oxidases (LOX and LOX-likes (LOXLs) isoenzymes) belong to a family of copper-dependent enzymes classically involved in the covalent cross-linking of collagen and elastin, a pivotal process that ensures extracellular matrix (ECM) stability and provides the tensile and elastic characteristics of connective tissues. Besides this structural role, in the last years, novel biological properties have been attributed to these enzymes, which can critically influence cardiovascular function. LOX and LOXLs control cell proliferation, migration, adhesion, differentiation, oxidative stress, and transcriptional regulation and, thereby, their dysregulation has been linked to a myriad of cardiovascular pathologies. Lysyl oxidase could modulate virtually all stages of the atherosclerotic process, from endothelial dysfunction and plaque progression to calcification and rupture of advanced and complicated plaques, and contributes to vascular stiffness in hypertension. The alteration of LOX/LOXLs expression underlies the development of other vascular pathologies characterized by a destructive remodeling of the ECM, such as aneurysm and artery dissections, and contributes to the adverse myocardial remodeling and dysfunction in hypertension, myocardial infarction, and obesity. This review examines the most recent advances in the study of LOX and LOXLs biology and their pathophysiological role in cardiovascular diseases with special emphasis on their potential as therapeutic targets

CPT1A in AgRP neurons is required for sex-dependent regulation of feeding and thirst

Highlights Fatty acid metabolism and CPT1A in AgRP neurons show marked sex-dependent differences in the control of feeding. Cpt1a gene deletion in AgRP neurons increases energy expenditure in females but not in males. CPT1A in AgRP neurons is involved in the control of thirst and fluid homeostasis. Cpt1a gene deletion in AgRP neurons induces morphological, mitochondrial, and gene expression alterations in a sex-dependent manner