The role of Wnt5b and Wnt11 in aortic valve calcification

Abstract

The mechanisms underlying the pathogenesis of aortic valve calcification remain unclear. With accumulating evidence demonstrating that valve calcification recapitulates bone development, the crucial roles of non-canonical Wnt ligands Wnt5b and Wnt11 in osteogenesis make them critical targets in the study of aortic valve calcification. We hypothesized that Wnt signaling mediated by ligands Wnt5b and Wnt11 is upregulated and the expression of these molecules may be associated with the pathological calcium deposition in aortic valves. We examined Wnt5b and Wnt11 protein expression in 75 mitral, non-calcified and calcified aortic valves by immunohistochemistry. There was little expression of Wnt11 or Wnt5b in normal aortic valves, normal segments of calcified valves or mitral valves. Wnt11 staining intensity was significantly elevated in monocytes and macrophages, calcification plaques and in surrounding activated VICs compared to overall staining in normal aortic and mitral valves (P<0.05). Immunostaining for Wnt5b was expressed in similar cellular compartments as well as in fibrocytes and activated myofibroblasts in areas of fibrosis. Multivariant Spearman correlation analyses revealed significant positive correlations between Wnt5b and Wnt11 overall staining with the presence of calcification, lipid score, fibrosis, valve remodeling and microvessels (P<0.05). Mitral, non-calcified and calcified aortic valves were also collected from patients undergoing valve replacement. Total RNA was isolated, first strand cDNAs were synthesized and gene specific qPCRs were performed. We found increases in both Wnt5b and Wnt11 expression in calcified compared to non-calcified aortic valves, though they did not reach statistical significance. We also measure the Wnt5b and Wnt11 protein expression via Western blotting in valve interstitial cells isolated from calcified human aortic valves and found significantly elevated expression compared to that observed in dermal fibroblasts. The upregulated Wnt5b and Wnt11 expression in calcified aortic valves, particularly in areas of calcification and fibrosis suggests a potential involvement of Wnt signaling in the pathogenesis of aortic calcification.Les processus responsables de la calcification des valves aortiques sont encore inconnues. Avec l’accumulation de preuves démontrant que la calcification des valves ressemble le développement des os, les ligands Wnt non canonique, Wnt5b et Wnt11, sont importants à considérer dans l’étude de la calcification des valves à cause de leur rôle important dans l’ostéogenèse. Nous émettons l’hypothèse que la signalisation Wnt par des ligands Wnt5b et Wnt11 est augmentée et que l’expression de ces molécules est associée à un dépôt pathologique de calcium dans les valves aortiques. Nous avons examiné l’expression de la protéine de Wnt5b et Wnt11 dans 75 valves (mitrale et aortiques calcifiées et non calcifiées) par immunohistochimie. Il y avait peu d’expression de Wnt11 ou Wnt5b dans valves aortiques normales, segments normaux de valves calcifiées ou valves mitrales. L’intensité de Wnt11 était significativement élevée dans les monocytes et macrophages, les zones de calcification et dans les fibroblastes au tour de la calcification par rapport aux valves mitrales et aortiques normales (P<0.05). Wnt5b a été exprimée dans les mêmes compartiments cellulaires ainsi que les fibrocytes et les fibroblastes activés. L’analyse multivariant de corrélation Spearman a démontré des corrélations positives significatives entre l’expression globale de Wnt5b et Wnt11 avec la présence de la calcification, le score de lipides, la fibrose, le remodelage valvulaire et les microvaisseaux (P<0.05). En plus, nous avons recueilli des valves mitrales et des valves aortiques (calcifiée et non calcifiée) de patients subissant les remplacements de la valve. L’ARN total a été isolé, l’ADNc de premier brin a été synthétisé et qPCR gène spécifique ont été effectuées. Nous avons observés des augmentations de l’expression de Wnt5b et Wnt11 dans les valves calcifiées par rapport aux valves aortiques non calcifiées, mais cela n’a pas atteint la signification statistique. Nous avons aussi mesuré l’expression des protéines de Wnt5b et Wnt11 selon la méthode de Western blot dans les cellules interstitielles isolé des valves aortiques humaines calcifiées. Nous avons observé une augmentation pour chacune des protéines significatives comparée à l’expression dans les fibroblastes dermiques. L’expression augmenté de Wnt5b et Wnt11 dans les valves aortiques calcifiées, particulièrement dans les zones de calcification et fibrose suggère l’implication de la signalisation Wnt dans la pathogenèse de la calcification aortique