Physico-chemical, biochemical and pharmacological evaluations of S-nitrosothiols : role of membrane enzymes in the release of nitric oxide

Abstract

L'objectif de notre travail a consisté en l'étude des mécanismes enzymatiques impliqués dans la libération de l'oxyde nitrique à partir des S-nitrosothiols (RSNO) et dans leurs effets vasorelaxants. Notre intérêt porte sur deux enzymes : la gamma-glutamyltransférase (GGT) et la protéine disulfure isomérase (PDI) car elles jouent un rôle important dans la dénitrosation des RSNO. Nous avons choisi d'étudier la dénitrosation de deux RSNO : le S-nitrosoglutathion (GSNO), un mononitrosothiol endogène et la S,S'-dinitrosobucillamine (BUC(NO)2), un nouveau dinitrosothiol. Nous avons synthétisé ces RSNO et nous avons vérifié la nature du produit obtenu par une caractérisation physico-chimique complète. Les analyses ont montré que ces RSNO présentent une pureté élevée (>97%) avec un niveau faible d'impuretés permettant leur utilisation dans des expérimentations biologiques. Les effets vasorelaxants des RSNO ainsi que l'implication des enzymes ont été évalués. Nos résultats montrent que la GGT et la PDI sont capables de dénitroser in vitro le GSNO. Le modèle ex vivo d'anneau aortique isolé de rat Wistar nous a permis de démontrer que l'effet vasorelaxant de GSNO (CE50=3,2±0,5.10-7 M) est dépendant de l'endothélium et de l'activité de la GGT et de la PDI. Concernant la BUC(NO)2, ce dinitrosothiol est catabolisé in vitro par la PDI, est un vasorelaxant plus puissant que la plupart des RSNO (CE50=2,2±0,2.10-8 M) et met en jeu l'activité de la PDI vasculaire. Nos travaux ont conduit à une meilleure compréhension des mécanismes enzymatiques impliqués dans les effets vasculaires des RSNO, ce qui permettra d'optimiser le choix de la meilleure RSNO à utiliser dans une finalité thérapeutiqueThe aim of our work was to evaluate the enzymatic pathways involved in the release of nitric oxide and in the vasorelaxant effect of S-nitrosothiols (RSNO). We were interested in two enzymes: the gamma-glutamyltransferase (GGT) and the protein disulfide isomerase (PDI), because they play an important role in RSNO denitrosation. Two RSNO were studied: S-nitrosoglutathione (GSNO), an endogenous mononitrosothiol, and S,S'-dinitrosobucillamine (BUC(NO)2), a new dinitrosothiol. We synthesized RSNO and we structurally characterized these products. The resulting data are consistent with the expected structure. Our products have a high purity (>97%) and a limited amount of impurities allowing their suitable use in biological experiments. The vasorelaxant effects of RSNO and the involvement of GGT and PDI were evaluated. The results indicate that purified GGT and PDI denitrosate GSNO in vitro. Furthermore, we demonstrated by using an ex vivo model consisting in an aortic ring isolated from Wistar rat that the vasorelaxant effect of GSNO (EC50=3,2±0,5.10-7 M) was dependent on the endothelium and GGT and PDI activities. As concerns BUC(NO)2, this dinitrosothiol catabolized in vitro by PDI, is more potent (EC50=2,2±0,2.10-8 M) than the most of nitrosothiols described in the literature. This vasorelaxation effect was dependent on PDI activity. In conclusion, our data led to a better understanding of the enzymatic mechanisms involved in the vascular effects of RSNO, which will permit, in physiopathological context, to optimize the choice of the best RSNO for use in a therapeutic purpos