The angiotensin-(1-7)/Mas receptor a xis protects from endothelial cell senescence via klotho and Nrf2 activation

Endothelial cell senescence is a hallmark of va scular aging that pre disposes to vascular disease. We aimed to explore the capacity of the renin-angiotensin system (RAS) heptapeptide angiotensin (Ang)-(1-7) to counteract human endothelial cell senescence and to identify intracellular pathways mediati ng its potential protective action. In human umbilical vein endothelial cell (HUVEC) cult ures, Ang II promoted cell senescence, as revealed by the enhancement in se nescence-associated galactosidase (SA- -gal+) positive staining, total and telomeric DNA damage, adhesion molecules expression and human mononuclear adhesion to HUVEC monolaye rs. By activating the G-coupled receptor Mas, Ang-(1-7) inhibit ed the pro-senescence action of Ang II, but also of a non- RAS stressor such as the cytokine IL-1 . Moreover, Ang-(1-7) enhanced endothelial klotho levels, while klotho silencing resulted in th e loss of the anti-senescence action of the heptapeptide. Indeed, both Ang-(1-7) and recombinant klotho activated the cytoprotective Nrf2/heme-oxygenase-1 (HO)-1 pathway. The HO-1 inhibitor tin protoporphyrin IX prevented the anti-senescence action evoked by Ang-(1-7) or recombinant klotho. Overall, the present study ide ntifies Ang-(1-7) as an anti-senescence peptide displaying its protectiv e action beyond the RAS by consecutively activating klotho and Nrf2/HO-1. Ang-(1-7) mimetic dru gs may thus prove useful to prevent endothelial cell senescence and its re lated vascular complications

Pharmacological Blockade of NLRP3 Inflammasome/IL1β-Positive Loop Mitigates Endothelial Cell Senescence and Dysfunction

The clinical relevance of IL-1β in chronic inflammation underlying atherosclerosis has been reinforced by recent evidence associating pharmacological inhibition of the cytokine with lower cardiovascular risk. Previously, we have demonstrated a direct involvement of IL-1β in endothelial senescence. Therefore, this can be a key mechanism contributing to the sterile inflammatory milieu associated with aging, termed inflammaging. In the present study, we have evaluated whether a positive feedback of IL-1β in the NLRP3 inflammasome via NF-κB could promote human endothelial senescence in vitro and murine endothelial dysfunction in vivo. Our results indicate that the NLRP3 inflammasome is pivotal in mediating the detrimental effects of IL-1β, showing that auto-activation is a crucial feature boosting endothelial cell senescence in vitro, which is paralleled by vascular dysfunction in vivo. Hence, the inhibitor of NLRP3 inflammasome assembly, MCC 950, was able to disrupt the aforementioned positive loop, thus alleviating inflammation, cell senescence and vascular dysfunction. Besides, we explored alternative NLRP3 inflammasome inhibitory agents such as the RAS heptapeptide Ang-(1-7) and the anti-aging protein klotho, both of which demonstrated protective effects in vitro and in vivo. Altogether, our results highlight a fundamental role for the hereby described NLRP3 inflammasome/IL-1β positive feedback loop in stress-induced inflammaging and the associated vascular dysfunction, additionally providing evidence of a potential therapeutic use of MCC 950, Ang-(1-7) and recombinant klotho to block this loop and its deleterious effectsThis work has been supported by funding from 1) Plan Nacional I+D (PID2020-115590RB100/AEI/ 10.13039/501100011033) to C.P. and C.F.S-F; 2) Talent Advanced Researchers' Grant from Comunidad Autónoma de Madrid (2019-T1/IND-13794) to F.C., and 3) FONDECYT 1130300 to G.D.A. P.D. is recipient of a European social fund and Comunidad Autónoma de Madrid fellowship (PEJ-2018-AI/SAL-9955). I.V. is supported by an FPU-MECD fellowship (FPU16/02612

Nuevos mecanismos celulares implicados en la inflamación vascular mediada por la interleuquina-1B (1 beta) y la glucosa: Papel del inflamasoma NLRP3 y de las vesículas extracelulares

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Farmacología. Fecha de lectura: 16-04-2021Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 16-10-2022La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad epidémica que está considerada como un importante factor independiente de riesgo cardiovascular. En efecto, las enfermedades cardiovasculares (CVD) representan la mayor causa de morbimortalidad en estos pacientes. Se ha apuntado a la hiperglucemia como un causante principal de enfermedad vascular en DM. Sin embargo, el estricto control de la glucemia no ha conseguido evitar la aparición de CVD. Actualmente, la diabetes está considerada como una enfermedad inflamatoria, caracterizada por la presencia de elevados niveles de mediadores inflamatorios, entre los que destaca la interleuquina (IL)-1β, cuya implicación en el desarrollo de CVD asociadas a la DM, ha sido recientemente demostrada en una serie de ensayos clínicos. En el presente trabajo, se estudiaron en primer lugar los mecanismos, a través de los cuales, la IL-1β induce inflamación en cultivos de células de músculo liso vascular humano (CMLVH), y su modulación por elevadas concentraciones de glucosa extracelular. Nos centramos en el estudio del inflamasoma NLRP3, complejo de la inmunidad innata que produce la forma activa de la IL-1β. La glucosa potenció la activación del inflamasoma NLRP3 inducida por la IL-1β en las CMLVH, resultando en una mayor producción de la propia IL-1β madura, sin que este incremento de la glucosa indujese cambios por sí mismo en la activación de este complejo inmune. Por otra parte, ahondando en los mecanismos celulares inducidos por la IL-1β en las CMLVH, se estudió la capacidad de la citoquina para modificar el patrón secretor de vesículas extracelulares (EVs) liberadas por estas células. La IL-1β indujo un incremento en la secreción de ambos tipos de EVs, tanto de gran tamaño (lEVs), como de pequeño tamaño (sEVs), e indujo la presencia de componentes del inflamasoma NLRP3, incluida la propia IL-1β madura, en el interior de ambas poblaciones. Además, la glucosa potenció este efecto prosecretor de la IL-1β sobre las CMLVH, así como la presencia de los componentes asociados al inflamasoma NLRP3 en su interior. Por último, se comprobó mediante bioensayo que las lEVs procedentes de CMLVH expuestas a IL-1β fueron capaces de producir una respuesta inflamatoria en CMLVH testigo no tratadas. Esta respuesta fue muy superior cuando las lEVs procedían de células expuestas a la IL-1β y a altas concentraciones de glucosa, lo que destaca el papel de las EVs como posibles mediadores inflamatorios en la comunicación intercelular. Además, y con el objetivo de analizar posibles abordajes terapéuticos se estudió el papel del fármaco biológico anakinra (AK), una proteína recombinante que bloquea el receptor de IL-1. AK no sólo fue capaz de impedir la activación del inflamasoma NLRP3 inducida por la IL-1β en CMLVH, sino que además impidió su potenciación por elevadas concentraciones de glucosa. Asimismo, AK previno tanto la sobreproducción de EVs inducida por IL-1β y su potenciación por alta glucosa, como la presencia de componentes del inflamasoma NLRP3 y de la IL-1β madura en su interior. En conjunto, la IL-1β representa una potencial diana terapéutica para prevenir y/o tratar las complicaciones vasculares asociadas a la DM con nuevos fármacos ya aprobados como anakinra y el anticuerpo monoclonal canakinumab. Asimismo, el inflamasoma NLRP3 y el transporte de sus componentes, incluida la propia IL-1β, en EVs emergen como nuevos mecanismos potenciales implicados en la inflamación vascular asociada a enfermedades metabólicas como la D