Gap junctions ailow direct celi-cell communication through the transfer of small metabolites, second messengers, and ions between adjacent cells. Gap junctions made of Connexins (Cx) Cx37, Cx40 are expressed in renin-secreting celis (RSCs) and endotheliai cells (ECs) and contribute to the controi of vascular tone in ECs and renin sécrétion in RSCs. Cx40 null mice (Cx40-/-) are hypertensive, due to increased renin synthesis and sécrétion, as well as aitered endothelium-dependent relaxation. In contrast, Cx37-/- mice are normotensive, although previous data suggest the presence of vascular dysfunction in these mice. In the present work, using différent transgenic mice models, we evaluated the involvement of Cx40 and Cx37 in the vascular and renin signaiirig pathways. To discriminate the rôle of Cx40 in the control of renin sécrétion and in vascular signaling, we expressed Cx40 specifically in RSCs or ECs in Cx40-/- mice. Transgenic animais expressing Cx4Q in RSCs were less hypertensive and featured reduced renin levels, whereas mice expressing Cx40 in ECs were as hypertensive as Cx40-/- mice.
Previous studies demonstrated that Cx40 and Cx37 interact with the endotheliai nitric oxide synthase (eNQS), which regulates basai eNOS levels and nitric oxide (NO) release. We further evaluated the interactions between eNOS and Cx37/Cx40. We showed that during a volume-dependent hypertension (due to an increase in blood volume), Cx4Q-eNOS and Cx37-eNOS interactions were increased in association with increased NO release. In contrast, in Cx40-/- mice, the volume- dependent hypertension resulted in a decreased Cx37-eNOS interaction but an increased eNOS phosphorylation and NO production. These findings provide evidences that Cx40 and Cx37 regulate eNOS in vivo.
To clarify the rôle of Cx37 in hypertension, Cx37-/- were submitted to a renin-dependent model of hypertension. These mice remained normotensive, despite similar increased in plasma renin levels as compared to renin-dependent hypertensive WT mice. Ongoing studies will determine how Cx37-/- are protected against renin-dependent hypertension.
Finally, we evaluated the modulation of Cx40, Cx37 and Cx43 in response to proinflammatory cytokines known to promote ECs dysfunction, namely tumor necrosis factor-alpha (TNFa) and interleukin-6 (IL-6). Our data indicate that low doses of TNFa, but not IL-6, rapidly alter mRNA and protein expression of these connexins in primary ECs, suggesting the participation of Cxs during EC dysfunction.
Our data show that Cx40 is mandatory for the control of renin expression and release, as well as for correct eNOS expression and function, whereas Cx37 mainly plays a rôle in the physiological response of vessels to increased blood pressure. These findings provide evidences that Cx40 and Cx37 play differential key rôles in the régulation of blood pressure.
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Les jonctions communicantes de type « gap » formées par des protéines appelées connexines (Cx) permettent une communication entre deux cellules adjacentes par le transfert de métabolites, de messagers secondaires et d'ions. Les cellules sécrétrices de rénine (RSCs) et les cellules endothéliales (ECs) qui participent au contrôle de la pression sanguine, expriment les connexines Cx37 et Cx40. Les souris transgéniques dépourvues de la Cx40 (Cx40-/-) sont hypertendues en raison d'une augmentation de la synthèse et de la sécrétion de rénine et d'une altération de la vasorelaxation dépendante de l'endothélium. Par contre, les souris Cx37-/- sont normotendues, bien que des travaux suggèrent un dysfonctionnement vasculaire chez ces animaux. Dans ce travail, nous avons évalué la participation des Cx40 et Cx37 dans les voies de signalisation vasculaires et de la sécrétion de rénine.
Nous avons exprimé spécifiquement la Cx40 dans les RSCs ou les ECs chez des souris Cx40-/-. Les animaux exprimant spécifiquement la Cx40 dans les RSCs étaient moins hypertendus et présentaient des niveaux réduits de rénine par rapport aux souris Cx40-/-. En revanche, les souris exprimant la Cx40 spécifiquement dans les ECs présentaient une hypertension similaires aux souris Cx40-/-. Il a été démontré que les Cx40 et Cx37 interagissent avec la NO synthase endothéliale (eNOS), régulant ainsi son activité de production d'oxyde nitrique (NO). Nous avons évalué plus précisément les interactions entre eNOS et les connexines Cx40 et Cx37. Lors d'une hypertension volume- dépendante (augmentation du volume sanguin), les interactions entre Cx40-eNOS et Cx37-eNOS étaient augmentées et associées à une augmentation de la libération de NO. En revanche, chez les souris Cx40-/- soumises à ce même modèle d'hypertension nous avons mesuré une diminution des interactions Cx37-eNOS mais également une augmentation de la phosphorylation de la eNOS et de la production de NO. Ces résultats démontrent que la Cx40 et la Cx37 régulent l'expression d'eNOS in vivo.
Afin d'étudier le rôle de la Cx37 dans le contrôle de la pression sanguine, des souris Cx37-/- ont été soumises à un modèle d'hypertension rénine-dépendante. Les souris Cx37-/- restent normotendues, malgré une augmentation des niveaux plasmatiques de rénine similaire aux souris hypertendues contrôles. Cette étude, en cours de réalisation, va déterminer comment les souris Cx37-/- sont protégées contre une hypertension dépendante de la rénine.
Finalement, nous avons évalué la modulation de la Cx40, la Cx37 et la Cx43 en réponse à des cytokines pro-inflammatoires connues pour favoriser la dysfonction endothéliale, à savoir le facteur de nécrose tumorale-alpha (TNFa) et l'interleukine-6 (IL-6). Nos données actuelles indiquent que le TNFa, mais pas l'IL-6, module rapidement les niveaux des connexines vasculaires, suggérant un rôle des connexines lors de la dysfonction endothéliale.
Nos données démontrent que la Cx40 est primordiale pour le contrôle de l'expression et de la sécrétion de la rénine, ainsi que dans l'expression et la fonction de l'eNOS. Par contre, la Cx37 participe principalement à la réponse physiologique des vaisseaux. Ces résultats fournissent des évidences que la Cx40 et la Cx37 jouent des rôles majeurs dans la régulation de la pression artérielle.