Impact of Bradykinin Generation During Thrombolysis in Ischemic Stroke

Ischemic stroke is one of the leading causes of death and disability worldwide. Current medical management in the acute phase is based on the activation of the fibrinolytic cascade by intravenous injection of a plasminogen activator (such as tissue-type plasminogen activator, tPA) that promotes restauration of the cerebral blood flow and improves stroke outcome. Unfortunately, the use of tPA is associated with deleterious effects such as hemorrhagic transformation, symptomatic brain edema, and angioedema, which limit the efficacy of this therapeutic strategy. Preclinical and clinical evidence suggests that intravenous thrombolysis generates large amounts of bradykinin, a peptide with potent pro-inflammatory, and pro-edematous effects. This tPA-triggered generation of bradykinin could participate in the deleterious effects of thrombolysis and is a potential target to improve neurological outcome in tPA-treated patients. The present review aims at summarizing current evidence linking thrombolysis, bradykinin generation, and neurovascular damage

Le potentiel thérapeutique des vésicules extracellulaires hémostatiques pour le traitement ciblé des hémorragies intracérébrales : de la production à grande échelle aux tests dans des modèles pré-cliniques

Intracerebral hemorrhage (ICH) is the most severe stroke subtype. Stopping the ongoingbleeding using pro-hemostatic agents is a promising therapeutic strategy that remains limitedby serious side effects such as uncontrolled thrombosis. In the present study, we developed anoriginal therapeutic strategy for ICH based on the administration of nanosized extracellularvesicles (EVs) that can trigger the coagulation cascade specifically at the site of active bleeding.We first generated large amounts of EVs from TNF-stimulated THP-1 monocytes in bioreactors.Those monocyte-EVs presented a mean size of around 300 nm, a high pro-hemostatic activityreducing the clotting time in a dose- and TF-dependent manner and a high expression of atargeting protein on their surface (P-Selectin Glycoprotein Ligand 1, PSGL-1). In preclinicalmodels of ICH in mice, intravenous injection of mEVs improved stroke outcome in a dosedependentmanner. mEVs at 1 mg/kg prevented hematoma growth by 43% and improvedneurological score at 24h compared to control mice (p<0.01, n=15/group). These effects werealso present in more severe models of ICH (enoxaparin or warfarin treated mice). Importantly,the beneficial effect was blocked when using antibodies blocking either TF or PSGL-1,suggesting that both the pro-coagulant activity and the ability to target damaged brain vesselsare mandatory for the therapeutic efficacy of EVs. To conclude, exogenous mEVs bearing TFand PSGL-1 improve outcome after collagenase-induced ICH by acting as intravascularhemostatic patches.L’hémorragie intracérébrale (HIC) est le sous-type d’AVC le plus grave. Stopper le saignement à l’aide d’agents pro-hémostatiques est une stratégie thérapeutique prometteuse qui demeure limitée par des effets secondaires graves tels qu’une thrombose incontrôlée. Dans la présente étude, nous avons développé une stratégie thérapeutique originale pour l’HIC basée sur l’administration de vésicules extracellulaires (VE) qui peuvent déclencher la cascade de coagulation spécifiquement au site du saignement actif. Nous avons d’abord généré de grandes quantités de VE à partir de monocytes THP-1 stimulés au TNF dans des bioréacteurs. Ces VE dérivées de monocytes présentaient une taille moyenne d’environ 300 nm, une activité du facteur tissulaire (FT) pro-hémostatique élevée réduisant le temps de coagulation de manière dose- et FT-dépendante et une expression élevée de la protéine de ciblage à leur surface (P-Selectin Glycoprotein Ligand 1, PSGL-1). Dans des modèles pré-cliniques d’HIC chez la souris, l’injection intraveineuse de VE dérivées de monocytes a amélioré les résultats de l’AVC de manière dose-dépendante. Les VE à 1mg/kg ont empêché la croissance des hématomes de 43% et amélioré le devenir neurologique à 24h par rapport aux souris témoins (p<0.01, n=15/groupe). Ces effets étaient également présents dans des modèles plus sévères d’HIC (souris traitées à l’enoxaparine ou à la warfarine). Il est important de noter que l’effet bénéfique a été bloqué lors de l’utilisation d’anticorps bloquant le FT ou le PSGL-1, suggérant ainsi que l’activité pro-hémostatique et la capacité de cibler les dommages au niveau des vaisseaux cérébraux sont obligatoires pour l’efficacité thérapeutique des VE. Pour conclure, les VE exogènes dérivées de monocytes portant du FT et du PSGL-1 améliorent les résultats après une HIC induite par la collagénase en agissant comme des pansements hémostatiques intravasculaires

The therapeutic potential of hemostatic extracellular vesicles for the targeted treatment of intracerebral hemorrhages : from large-scale production to testing in preclinical models

L’hémorragie intracérébrale (HIC) est le sous-type d’AVC le plus grave. Stopper le saignement à l’aide d’agents pro-hémostatiques est une stratégie thérapeutique prometteuse qui demeure limitée par des effets secondaires graves tels qu’une thrombose incontrôlée. Dans la présente étude, nous avons développé une stratégie thérapeutique originale pour l’HIC basée sur l’administration de vésicules extracellulaires (VE) qui peuvent déclencher la cascade de coagulation spécifiquement au site du saignement actif. Nous avons d’abord généré de grandes quantités de VE à partir de monocytes THP-1 stimulés au TNF dans des bioréacteurs. Ces VE dérivées de monocytes présentaient une taille moyenne d’environ 300 nm, une activité du facteur tissulaire (FT) pro-hémostatique élevée réduisant le temps de coagulation de manière dose- et FT-dépendante et une expression élevée de la protéine de ciblage à leur surface (P-Selectin Glycoprotein Ligand 1, PSGL-1). Dans des modèles pré-cliniques d’HIC chez la souris, l’injection intraveineuse de VE dérivées de monocytes a amélioré les résultats de l’AVC de manière dose-dépendante. Les VE à 1mg/kg ont empêché la croissance des hématomes de 43% et amélioré le devenir neurologique à 24h par rapport aux souris témoins (p<0.01, n=15/groupe). Ces effets étaient également présents dans des modèles plus sévères d’HIC (souris traitées à l’enoxaparine ou à la warfarine). Il est important de noter que l’effet bénéfique a été bloqué lors de l’utilisation d’anticorps bloquant le FT ou le PSGL-1, suggérant ainsi que l’activité pro-hémostatique et la capacité de cibler les dommages au niveau des vaisseaux cérébraux sont obligatoires pour l’efficacité thérapeutique des VE. Pour conclure, les VE exogènes dérivées de monocytes portant du FT et du PSGL-1 améliorent les résultats après une HIC induite par la collagénase en agissant comme des pansements hémostatiques intravasculaires.Intracerebral hemorrhage (ICH) is the most severe stroke subtype. Stopping the ongoingbleeding using pro-hemostatic agents is a promising therapeutic strategy that remains limitedby serious side effects such as uncontrolled thrombosis. In the present study, we developed anoriginal therapeutic strategy for ICH based on the administration of nanosized extracellularvesicles (EVs) that can trigger the coagulation cascade specifically at the site of active bleeding.We first generated large amounts of EVs from TNF-stimulated THP-1 monocytes in bioreactors.Those monocyte-EVs presented a mean size of around 300 nm, a high pro-hemostatic activityreducing the clotting time in a dose- and TF-dependent manner and a high expression of atargeting protein on their surface (P-Selectin Glycoprotein Ligand 1, PSGL-1). In preclinicalmodels of ICH in mice, intravenous injection of mEVs improved stroke outcome in a dosedependentmanner. mEVs at 1 mg/kg prevented hematoma growth by 43% and improvedneurological score at 24h compared to control mice (p<0.01, n=15/group). These effects werealso present in more severe models of ICH (enoxaparin or warfarin treated mice). Importantly,the beneficial effect was blocked when using antibodies blocking either TF or PSGL-1,suggesting that both the pro-coagulant activity and the ability to target damaged brain vesselsare mandatory for the therapeutic efficacy of EVs. To conclude, exogenous mEVs bearing TFand PSGL-1 improve outcome after collagenase-induced ICH by acting as intravascularhemostatic patches

Le potentiel thérapeutique des vésicules extracellulaires hémostatiques pour le traitement ciblé des hémorragies intracérébrales : de la production à grande échelle aux tests dans des modèles pré-cliniques

Intracerebral hemorrhage (ICH) is the most severe stroke subtype. Stopping the ongoingbleeding using pro-hemostatic agents is a promising therapeutic strategy that remains limitedby serious side effects such as uncontrolled thrombosis. In the present study, we developed anoriginal therapeutic strategy for ICH based on the administration of nanosized extracellularvesicles (EVs) that can trigger the coagulation cascade specifically at the site of active bleeding.We first generated large amounts of EVs from TNF-stimulated THP-1 monocytes in bioreactors.Those monocyte-EVs presented a mean size of around 300 nm, a high pro-hemostatic activityreducing the clotting time in a dose- and TF-dependent manner and a high expression of atargeting protein on their surface (P-Selectin Glycoprotein Ligand 1, PSGL-1). In preclinicalmodels of ICH in mice, intravenous injection of mEVs improved stroke outcome in a dosedependentmanner. mEVs at 1 mg/kg prevented hematoma growth by 43% and improvedneurological score at 24h compared to control mice (p<0.01, n=15/group). These effects werealso present in more severe models of ICH (enoxaparin or warfarin treated mice). Importantly,the beneficial effect was blocked when using antibodies blocking either TF or PSGL-1,suggesting that both the pro-coagulant activity and the ability to target damaged brain vesselsare mandatory for the therapeutic efficacy of EVs. To conclude, exogenous mEVs bearing TFand PSGL-1 improve outcome after collagenase-induced ICH by acting as intravascularhemostatic patches.L’hémorragie intracérébrale (HIC) est le sous-type d’AVC le plus grave. Stopper le saignement à l’aide d’agents pro-hémostatiques est une stratégie thérapeutique prometteuse qui demeure limitée par des effets secondaires graves tels qu’une thrombose incontrôlée. Dans la présente étude, nous avons développé une stratégie thérapeutique originale pour l’HIC basée sur l’administration de vésicules extracellulaires (VE) qui peuvent déclencher la cascade de coagulation spécifiquement au site du saignement actif. Nous avons d’abord généré de grandes quantités de VE à partir de monocytes THP-1 stimulés au TNF dans des bioréacteurs. Ces VE dérivées de monocytes présentaient une taille moyenne d’environ 300 nm, une activité du facteur tissulaire (FT) pro-hémostatique élevée réduisant le temps de coagulation de manière dose- et FT-dépendante et une expression élevée de la protéine de ciblage à leur surface (P-Selectin Glycoprotein Ligand 1, PSGL-1). Dans des modèles pré-cliniques d’HIC chez la souris, l’injection intraveineuse de VE dérivées de monocytes a amélioré les résultats de l’AVC de manière dose-dépendante. Les VE à 1mg/kg ont empêché la croissance des hématomes de 43% et amélioré le devenir neurologique à 24h par rapport aux souris témoins (p<0.01, n=15/groupe). Ces effets étaient également présents dans des modèles plus sévères d’HIC (souris traitées à l’enoxaparine ou à la warfarine). Il est important de noter que l’effet bénéfique a été bloqué lors de l’utilisation d’anticorps bloquant le FT ou le PSGL-1, suggérant ainsi que l’activité pro-hémostatique et la capacité de cibler les dommages au niveau des vaisseaux cérébraux sont obligatoires pour l’efficacité thérapeutique des VE. Pour conclure, les VE exogènes dérivées de monocytes portant du FT et du PSGL-1 améliorent les résultats après une HIC induite par la collagénase en agissant comme des pansements hémostatiques intravasculaires

Targeting NMDA Receptors at the Neurovascular Unit: Past and Future Treatments for Central Nervous System Diseases

The excitatory neurotransmission of the central nervous system (CNS) mainly involves glutamate and its receptors, especially N-methyl-D-Aspartate receptors (NMDARs). These receptors have been extensively described on neurons and, more recently, also on other cell types. Nowadays, the study of their differential expression and function is taking a growing place in preclinical and clinical research. The diversity of NMDAR subtypes and their signaling pathways give rise to pleiotropic functions such as brain development, neuronal plasticity, maturation along with excitotoxicity, blood-brain barrier integrity, and inflammation. NMDARs have thus emerged as key targets for the treatment of neurological disorders. By their large extracellular regions and complex intracellular structures, NMDARs are modulated by a variety of endogenous and pharmacological compounds. Here, we will present an overview of NMDAR functions on neurons and other important cell types involved in the pathophysiology of neurodegenerative, neurovascular, mental, autoimmune, and neurodevelopmental diseases. We will then discuss past and future development of NMDAR targeting drugs, including innovative and promising new approaches