Charla Dr. Yoel Sadovsky en la Universidad de Concepción

Workshop GRIVAS Health en Chillán

Resumen de actividades LFV 2015

Siempre es complicado realizar un resumen de lo que se ha realizado durante un año, sobre todo en relación a la labor científica y académica, ya que estos procesos son continuos y el logro de los objetivos se da en tiempos que no se rigen por el calendario. Sin embargo, es válido como un ejercicio para destacar lo obrado durante el periodo.

Primero que todo es muy relevante destacar que durante el 2015 se llevaron adelante los principales experimentos de tres tesis de Bioquímica, todas las cuales están actualmente en etapa de escritura para ser presentadas en Marzo del 2016. Esos trabajos corresponden a las tesis de las estudiantes Luz Valdivia, Andrea Saavedra y Astrid Haensgen.

El trabajo de Luz ha consistido en estudiar las variaciones de expresión de genes relevantes para la función vascular en muestras de diabetes gestacional, estableciendo como estos cambios se correlacionan con la obesidad materna y el estado de relajación de los vasos sanguíneos placentarios. Andrea se ha dedicado a estudiar los mecanismos que producen estrés del retículo endoplasmático en el endotelio fetal proveniente de gestantes con sobrepeso u obesidad, mientras que Astrid ha desarrollado una innovadora línea de investigación que propone el uso de nanopartículas de selenio biosintetizadas para disminuir el estrés oxidativo que se produce en patologías cardiovasculares. Por otro lado, el estudiante de Bioquímica Carlos Anabalón desarrollo con nosotros su trabajo de formulación de proyecto, lo cual involucró la caracterización de un protocolo para aislar células endoteliales desde vasos coriónicos, proceso en el cual tuvo la asesoría fundamental de Susana Rojas.

El desarrollo y éxito de estos trabajos constituye un logro fundamental de nuestro trabajo, ya que la misión principal de nuestro laboratorio es la formación de profesionales de la ciencia, con un alto estándar técnico y, por sobre todo, ético.

Relacionado con el desarrollo de estas tesis, se han fortalecido colaboraciones con otros laboratorios y centros de la Universidad de Concepción, de la región y del país. Es así como los trabajos de Luz y Andrea se están realizando en proyectos colaborativos con el Dr. Marcelo Farías de la P. Universidad Católica de Chile, mientras que el proyecto desarrollado por Astrid se ha generado en colaboración con la Dra. Saddys Rodríguez del Centro de Investigación en Polímeros Avanzados (CIPA), el Dr. Víctor Campos y la Dra. María Angélica Mondaca del Departamento de Microbiología de la Universidad de Concepción.

Además, se ha fortalecido la colaboración con la Dra. Katherina Fernández del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Concepción a través de la realización de tesis colaborativas de los estudiantes María Soledad Parada (Ingeniería Química) y Cristián Ortega (Ingeniería en Biotecnología Marina), quienes han llevado a cabos estudios de permeación y citotoxicidad celular de nanopartículas de quitosano que contienen extractos de uva país. Estos trabajos se desarrollan en el marco de un proyecto Fondecyt que se desarrolla en colaboración con la Dra. Fernández y buscan la formulación de un complemento nutracéutico para prevenir o tratar enfermedades cardiovasculares.

Además, se han mantenido y fortalecido colaboraciones con los laboratorios del Dr. Luis Sobrevia en la (PUC), Dr. Carlos Escudero (UBB), Dr. Enrique Guzmán-Gutiérrez (USS), Dr. Claudio Aguayo (UdeC), Dra. Claudia Radojkovic (UdeC), MS Marcela Cid (UdeC) y Dr. Mark Wareing (U. Manchester). Todas estas colaboraciones han redundado en artículos que se han publicado o están en preparación, así como en proyectos que se están concursando o en preparación.

Es especialmente destacable que durante el 2015 ha madurado el trabajo colaborativo del Grupo de Investigación en Innovación y Salud Vascular (GRIVAS Health - http://grivashealth.cl/), conformado por investigadores de las Universidades de Concepción, del Biobío y San Sebastián (Concepción). Fruto de este esfuerzo es la realización de la I Reunión de Investigación e Innovación en Salud Vascular realizada en Chillán durante el mes de Abril del 2015. Este grupo sigue trabajando constantemente en la búsqueda del posicionamiento y la descentralización del conocimiento científico.

En cuanto a la labor meramente docente, el Dr. Marcelo González estuvo a cargo de los cursos de Fisiología Humana para Obstetricia y Puericultura, Bases celulares y Moleculares de la salud y enfermedad I para Kinesiología, Ciencias Biomédicas II para Ingeniería Civil Biomédica, los electivos de Retroalimentación celular (pregrado) y Fisiología y Fisiología Vascular (postgrado). Además, ha impartido capítulos de Fisiología general, Transducción de señales, Fisiología Cardiovascular y Fisiología de la Reproducción en cursos para carreras de Odontología, Enfermería, Bioquímica, Tecnología Médica, medicina, Bioingeniería, Nutrición y Dietética y Química y Farmacia.

Paralelamente, el Dr. Marcelo González ha desempeñado los cargos de Director de la Sociedad Chilena de Ciencias Fisiológicas y de Presidente de la Asociación de Académicos y Académicas Enrique Molina Garmendia de la Universidad de Concepción, organizando distintas actividades como congresos, foros y charlas en el marco de los objetivos de dichas organizaciones.

A continuación damos un detalle de las principales actividades realizadas:

Tesis en desarrollo

Correlación entre disfunción endotelial, estrés de retículo endoplasmático e índice de masa corporal materno en diabetes gestacional.

             Luz Valdivia (Estudiante de Bioquímica)

Rol del estrés de retículo endoplasmático en la disfunción vascular placentaria asociada a resistencia a la insulina en obesidad materna.

Andrea Saavedra (Estudiante de Bioquímica)

Caracterización del efecto antioxidante de nanopartículas de selenio biosintetizadas por pantoea aglomerans en células endoteliales de vena umbilical humana.

Astrid Haensgen (Estudiante de Bioquímica)

Determinación de la captación y permeación celular de nanopartículas biocompatibles cargadas con extractos de uva Pais.

María Soledad Parada (Estudiante de Ingeniería Química)

Caracterización in vitro del comportamiento de nanopartículas de PLGA cargadas con extractos polifenólicos de uva país.

Cristián Ortega (Estudiante de Ingeniería en Biotecnología Marina y Acuicultura)

Presentaciones en congresos

XXX Reunión Anual Sociedad de Ciencias Fisiológicas, Coquimbo, Chile

22-25 de Septiembre de 2015

Valdivia L, Rojas S, Saavedra A, Haensgen A, Cid M, Farías M, González M.

Differential expression of CHOP and GADD34 in human fetal endothelium from gestational diabetes.

Haensgen A, Rojas C, Rojas S, Saavedra A, Carrasco I, Mondaca M, Rodríguez S, González M. Characterization of toxicity and antioxidant effects of selenium nanoparticles biosynthesized by Pantoea agglomerans in human umbilical vein endothelial cells.

Saavedra A, Rojas S, Valdivia L, Haensgen A, Cid M, González M, Farías M.

The inhibition of endoplasmic reticulum stress, with tauro urso-deoxycholic acid, do no reverts the Fetoplacental endothelial dysfunction in maternal obesity.

I Reunión de Investigación e Innovación en Salud Vascular, Chillán, Chile.

28-30 de Abril 2015

Grandón R, González M, Fernández K. Desarrollo de un vasodilatador a partir de extractos de piel y semilla de uvas y su validación en venas coriónicas humanas.

Cabrera L, Rojas S, Valdivia L, Peña E, Vera JC, Gallardo V, Zúñiga L, Escudero C, Sobrevia L, Wareing M, González M. Mecanismos de vasodilatación inducidos por insulina en circulación fetoplacentaria: posible  interacción entre canales de potasio y sistema L‐arginina/NO. 

Gallardo V, González M, Palma C, Zamora C. Human chorionic gonadotropin upregulates heme oxigenase‐1 (HO‐1). Is the (GT)n HMOX‐1 polymorphism relevant in preeclampsia?

Venegas A, Armella A, Veas C, Escudero C, González M, Sobrevia L, Covarrubias A, Guzmán‐Gutiérrez E. Fetoplacental vascular alterations associated with gestational diabetes.

Quezada S, Saavedra A, Valdivia L, Cid M, González M. Differential expression of catalytic subunits of NADPH oxidase in endothelium from gestational diabetes.

Saavedra A, Rojas S, Haensgen A, Gallegos D, Cid M, González M. Rol de estrés de retículo endoplásmatico en la disfunción fetoplacentaria asociada a resistencia a insulina en obesidad materna.

Haensgen A, Rojas C, Rojas S, Saavedra A, Carrasco I, Mondaca M, Rodríguez S, González M. Caracterización del efecto antioxidante de nanopartículas de selenio biosintetizadas por Pantoea agglomerans en células endoteliales de vena umbilical (HUVEC).

Valdivia L, Rojas S, Saavedra A, Gallegos D, Cid M, Farías M, González M. Expresión diferencia de CHOP y GADD34 en endotelio fetal humano en pacientes con diabetes gestacional.

Veas C, Armella A, Covarrubias A,  González M, Escudero C, Sobrevia L, Guzmán‐Gutiérrez E. La expresión de deionidasa 3 está aumentada en placentas humanas provenientes de embarazos con diabetes gestacional. 

Rodríguez I, Mendoza C, Báez C, Guzmán-Gutiérrez E, González M, Romero F. Disfunción endotelial inducida por el humo el cigarro en ratas Sprague dawley. Evaluación de un modelo de exposición a la corriente secundaria.

VI SLIMP & V LASRI MEETING, Mar del Plata, Argentina.

13-16 de Abril 2015

Saavedra A, Rojas S, Cid M, González M, Farías M. Role of endoplasmic reticulum stress in placental vascular dysfunction associated to insulin resistance in maternal obesity.

Valdivia L, Rojas S, Saavedra A, Gallegos D, Cid M, Farías M, González M. Differential expression of CHOP and GADD34 in human fetal endothelium from gestational diabetes.

Quezada S, Saavedra A, Valdivia L, Cid M, González M. Differential expression of catalytic subunits of NADPH oxidase in human placenta from gestational diabetes.

Palma C, Zamora C, González M, Gallardo V. Human chorionic gonadotropin upregulates heme oxigenase 1 (HO1). Is the (GT)n hmox-1 polymorphism relevant in preeclampsia?

Artículos publicados

González M, Rojas S, Avila P, Cabrera L, Villalobos R, Palma C, Aguayo C, Peña E, Gallardo V, Guzmán-Gutiérrez E, Sáez T, Salsoso R, Sanhueza C, Pardo F, Leiva A, Sobrevia L. (2015). Insulin reverses D-glucose-increased nitric oxide and reactive oxygen species generation in human umbilical vein endothelial cells. PLoS One 10(4): e0122398.

Rodríguez I, Romero F, González M, Ribeiro de Campo R. (2015). Biología del desarrollo vascular: Mecanismos en condiciones fisiológicas y estrés de flujo. Int J Morphol 33: 1348-1354.

Artículos aceptados

Cid M, González M. Potential benefits of physical activity during pregnancy for the reduction of gestational diabetes prevalence and oxidative stress. Early Human Development.

Artículos en revisión

Cabrera L, Rojas S, Valdivia L, Peña E, Vera JC, Gallardo V, Zúñiga L, Escudero C, Sobrevia L, Wareing M, González M. Insulin decreases thehydrogen peroxide-induced vasoconstriction: role of BKCa channels and hCAT-1 in foetal endothelium. Placenta.

Escudero C, Herlitz K, Troncoso F, Acurio J, Aguayo C, González M. Cellular mechanisms behind pro-angiogenic role of insulin. Frontiers in Physiology.

Ortiz T, Mosso C, Escudero C, González M. Pathophysiological mechanisms of preeclampsia and supplementation with L-arginine as a therapeutic option. Frontiers in Physiology.

Dubó S, Gallegos D, Cabrera L, Sobrevia L, Zúñiga L, González M. Cardiovascular action of insulin in health and disease: focus in endothelial L-arginine transport and cardiac voltage-dependent potassium channels. Frontiers in Physiology.

Armella A, Veas C, Covarrubias A, González M, Guzmán-Gutiérrez E. Role of deiodinase 2 in diabetes Mellitus type 2. Frontiers in Physiology.

Lightfoot Vidal S, Rojas C, Haensgen A, González M, Bouza Padín R, Pérez Rivera M, Rodríguez-Llamazares S. Synthesis and characterization of polyhydroxybutyrate-co-valerate nanoparticles for encapsulation of quercetin. Journal of Bioactive and Compatible Polymers.

Capítulos de libros aceptados

González M. Regulation of expression and activity of L-arginine transporters by nutrients and hormones: A focus in transcriptional mechanisms regulated by glucose and insulin. In: Arginine in Clinical Nutrition. Springer International Publishing Switzerland, 2016. V.B. Patel et al. (eds.), DOI 10.1007/978-3-319-26009-9_6

Extensión

Charlas 1000 científicos, 1000 aulas

“Como funciona y como se enferma mi corazón”

Colegio Espíritu Santo, Talcahuano

Escuela F-66º, Boca Sur

Ambas charlas fueron dictadas para alumnos y alumnas de 5° y 6° básico.

Biología del Desarrollo Vascular: Mecanismos en Condiciones Físiológicas y Estrés Flujo

Biology of Vascular Development: Mechanisms in Physiological Conditions and Shear Stress

Iván Rodríguez***; Fernando Romero*****; Marcelo González**** & Ruy Ribeiro de Campos*****

Int. J. Morphol., 33(4):1348-1354, 2015.

RESUMEN:

La vasculogénesis es controlada por una serie de mecanismos que se activan en función del tiempo y del espacio durante el desarrollo embrionario. Múltiples son las vías de señalización implicadas en las etapas del proceso vasculogénico, las que se inician con estímulos angiogénicos desde el mesodermo o desde el endodermo para dar origen a los angioblastos (células progenitoras endoteliales). Proteínas como el factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF), factor de crecimiento fibroblastico 2 (FGF2), entre otras, constituyen factores claves en la inducción de este proceso. Posteriormente, los angioblastos deben migrar para dar origen a los vasos primitivos, proceso en el que participan factores atrayentes y repulsivos que orientarán la dirección de su migración. Adicionalmente, los mecanismos de diferenciación arterio-venosa, regulados por la vía de señalización Hedgegog, VEGF y Notch, son determinados antes del inicio de la circulación, lo que sugiere que el destino de la célula endotelial se encuentra genéticamente determinado. Por su parte, los procesos de remodelación y proliferación vascular post natal, son generados a través de la formación de nuevos vasosa partir de vasos pre existentes (angiogénesis). El factor angiogénico que induce los cambios morfológicos y funcionales en las células endoteliales es el VEGFA, las cuales, adquieren la capacidad de direccionar al nuevo vaso en desarrollo. Uno de los principales estímulos físicos que modifica el patrón de crecimiento de los lechos vasculares es el estrés de flujo, el cual, es susceptible de ser modificado por situaciones de estrés como el ejercicio físico. En la presente revisión, se abordan los principales mecanismos implicados en la regulación fisiológica de la vasculogénesis y angiogénesis. Adicionalmente, se discutirán los mecanismos que sustentan la respuesta vascular inducida por estrés de flujo, considerando su rol en el establecimiento de los patrones de crecimiento vascular.

PALABRAS CLAVE: Endotelio; Ejercicio; Neovascularización Fisiológica; Moduladores de la angiogénesis

*Centro de Medicina Molecular, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad San Sebastián, Concepción. Chile.

**Programa de Doctorado en Ciencias Médicas, Facultad de Medicina, Universidad de la Frontera, Temuco, Chile.

***Laboratorio de Neurociencia y Biología de péptidos, CEBIOR-CEGIN, BIOREN, Universidad de la Frontera, Temuco, Chile.

****Laboratorio de Fisiología Vascular, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad de Concepción, Concepción, Chile.

*****Fisiologia Cardiovascular, Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal do São Paulo, São Paulo, Brasi

Biology of Vascular Development: Mechanisms in Physiological Conditions and Shear Stress. Available from: https://www.researchgate.net/publication/284714412_Biology_of_Vascular_Development_Mechanisms_in_Physiological_Conditions_and_Shear_Stress [accessed Dec 1, 2015].

Frontiers Research Topic: Cardiovascular actions of insulin: beyond metabolism regulation

Open for submission!

Cardiovascular actions of insulin: beyond metabolism regulation | Frontiers Research Topic: 

About this Research Topic

Recent findings show the potential role of insulin signaling in cardiovascular health, related with insulin receptors expression in cardiomyocytes and vascular cells. The epidemiological data show a correlation between insulin resistance/diabetes and cardiovascular diseases, highlighting the necessity to bring together the new findings about cellular and molecular mechanism regulated by insulin in cardiovascular health and diseases. This Research Topic will make a review of cardiovascular actions of insulin in different vascular beds and cell types, from molecular approaches to human physiology. 
In this Research Topic we propose to discuss: Vascular relaxation induced by insulin, endothelial function and insulin signaling, regulation of electric properties of cardiomyocytes by insulin, insulin resistance and cardiovascular diseases, placental vascular bed and insulin, oxidative stress in cardiovascular disease and insulin resistance, among others.

http://journal.frontiersin.org/researchtopic/3534/cardiovascular-actions-of-insulin-beyond-metabolism-regulation

Submission Deadlines: 31 October 2015

Image from: Yu et al., 2011. Insulin says NO to cardiovascular disease. Cardiovascular Research, 89: 516-524.

La insulina puede atenuar el daño vascular fetal y placentario, relacionado con el aumento de la glucosa y la diabetes

Comentario de artículo “Insulin reverses D-glucose-increased nitric oxide and reactive oxygen species generation in human umbilical vein endothelial cells”. González et al., 2015 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25875935)

El ambiente intrauterino en el cual se desarrolla la vida fetal imprime un sello que acompañará al individuo durante toda su vida.

Actualmente, uno de los principales agentes injuriantes en el desarrollo fetal es la Diabetes Gestacional. La Federación Internacional de Diabetes el año 2013, publicó que 21,4 millones de los nacidos vivos ese año estuvo sometido a algún tipo de hiperglicemia en la vida intrauterina, estimando que el 16% de los casos se deben a diabetes gestacional. Este estado altera la fisiología vascular del recién nacido la cual repercutirá en la vida adulta iniciando con una disfunción endotelial, (condición caracterizada por la disminución en la biodisponibilidad de oxido nítrico (NO) llevando finalmente a la alteración de las funciones del endotelio, proceso mediado por  estrés oxidativo).

La delicada regulación en la síntesis de NO, y por lo tanto, la regulación del tono vascular, se ve alterada por elevados niveles de glucosa, la cual aumenta el transporte de L-arginina (sustrato para la síntesis de NO), aumentando así las concentraciones de esta molécula. Eventualmente podría considerarse que este mecanismo protege al endotelio de la disfunción endotelial por aumentar la biodisponibilidad de NO, sin embargo, muy por el contrario, González y cols. nos sugieren en su  investigación que la alta glucosa contribuye al estrés oxidativo, ya que el NO es transformado a peroxinitrito (ONOO-) y activa la función de NADPH oxidasa, contribuyendo aún más a la formación de especies reactivas del oxigeno (ROS).

En este contexto los autores desarrollaron una innovadora investigación utilizando como modelo de estudioCélulas de Vena de Cordón Umbilical Humano (HUVECs), estas células como su nombre lo indica, forman parte de la red vascular del cordón umbilical, y son un excelente modelo para evaluar el efecto de las altas concentraciones de glucosa  en la disfunción endotelial fetal. Particularmente estas células al ser expuesta a altas concentraciones de glucosa, aumentan el transporte de L- arginina.

Considerando que el tono vascular es controlado por la vía L- arginina/NO y que la biodisponibilidad de NO es afectada por el estrés oxidativo producido por las altas concentraciones de glucosa, González y cols. evaluaron el efecto de insulina sobre dicha vía, observado que esta hormona revierte las alteraciones provocadas por las altas concentraciones de glucosa en el transportador de L-arginina (hCAT-1) a través de la modulación de la expresión del gen que codifica para dicha proteína. Como resultado de la modulación de la expresión génica de hCAT-1, se restablece el equilibrio entre la biodisponibilidad de NO y síntesis de ROS, manteniendo el tono de las venas umbilicales y disminuyendo el riesgo de generar disfunción endotelial.

Por lo tanto, la evidencia presentada en la investigación sugiere que insulina posee un rol central en la prevención de la disfunción endotelial feto placentaria, ya que  estaría actuando como un antioxidante en presencia de alta glucosa, previniendo el estrés oxidativo a través de la regulación de la via L- arginina/NO, impidiendo el exceso de formación de NO, y por ende la síntesis ONOO-  además insulina estaría disminuyendo la acción de NADPH oxidasa bloqueando así la producción de ROS y 0₂^.-.

Paulina Fernández Garcés
Estudiante de Doctorado Biología Celular y Molecular
Universidad de Concepción 

Publicado originalmente en http://grivashealth.cl/el-ambiente-de-hiperglicemia-aumenta-el-estres-y-genera-dano-en-vasos-sanguineos/

Nuevo trabajo publicado por el Laboratorio de Fisiología Vascular en Revista Plos One

Resumen

El tono vascular es controlado por la ruta L-arginina/óxido nítrico (NO), y la biodisponibilidad de NO es fuertemente afectada por el estrés oxidativo inducido por la hiperglicemia. La insulina aumenta la expresión y actividad de los transportadores de aminoácidos catiónicos de tipo 1 (hCAT-1), la síntesis de NO y la vasodilatación; por lo tanto, es probable que exista un rol protector de insulina sobre las alteraciones de la función vascular inducidas por alta D-glucosa. La reactividad vascular a U46619 (mimético de tromboxano A2) y al péptido relacionado al gen de la calcitonina (CGRP) fue determinada en anillos de vena umbilical (miografía de alambre) incubados en D-glucosa normal (5 mM) o alta (25 mM). La expresión y actividad de hCAT-1, NO sintasa endotelial (eNOS), proteínas quinasas activadas por mitógenos de 42 y 44 kDa (p42/44mapk), proteína quinasa B (PKB) fue determinada mediante western blot y qRT-PCR. Los niveles de tetrahidrobiopterina (BH4) fueron determinados por HPLC y el transporte de L-arginina (0-1000 uM) fue medido en respuesta a 5-25 mM de D-glucosa (0-36 horas) en células endoteliales de vena umbilical humana (HUVEC). Los ensayos se realizaron en ausencia o presencia de insulina y/o apocinina (inhibidor de NADPH oxidasa), tempol o Mn(III)TMPyP (mimético de SOD). Alta D-glucosa aumenta la expresión y actividad de hCAT-1 de una manera bifásica (peaks: 6 y 24 horas de incubación). El aumento de la velocidad de transporte inducido por alta D-glucosa fue bloqueado por insulina y se correlaciona con menor expresión de hCAT-1 y actividad del promotor del gen SLC7A1. El aumento del transporte inducido por alta D-glucosa es paralelo al aumento de especies reactivas derivadas del oxígeno (ROS) y anión superóxido (O2•–), junto con mayor contracción inducida por U46619 y menor relajación inducida por CGRP. La insulina y apocinina atenúan la generación de ROS y O2•–, y restauran la reactividad vascular. Insulina, pero no apocinina o tempol, revierte la síntesis de No inducida por alta D-glucosa; sin embargo, tempol y Mn(III)TMPyP revierten la reducción de BH4 inducida por alta D-glucosa. Insulina y tempol bloquean la fosforilación de p42/44mapk aumentada por D-glucosa. La disfunción vascular inducida por D-glucosa es atenuada por insulina a través de la regulación de las rutas L-arginina/NO y O2•–/NADPH oxidasa. Estos hallazgos son de interés para una mejor comprensión de la disfunción vascular en estados de resistencia a la insulina e hiperglicemia fetal.

Abstract

Vascular tone is controlled by the L-arginine/nitric oxide (NO) pathway, and NO bioavailability is strongly affected by hyperglycaemia-induced oxidative stress. Insulin leads to high expression and activity of human cationic amino acid transporter 1 (hCAT-1), NO synthesis and vasodilation; thus, a protective role of insulin on high D-glucose–alterations in endothelial function is likely. Vascular reactivity to U46619 (thromboxane A2 mimetic) and calcitonin gene related peptide (CGRP) was measured in KCl preconstricted human umbilical vein rings (wire myography) incubated in normal (5 mmol/L) or high (25 mmol/L) D-glucose. hCAT-1, endothelial NO synthase (eNOS), 42 and 44 kDa mitogen-activated protein kinases (p42/44mapk), protein kinase B/Akt (Akt) expression and activity were determined by western blotting and qRT-PCR, tetrahydrobiopterin (BH4) level was determined by HPLC, and L-arginine transport (0–1000 μmol/L) was measured in response to 5–25 mmol/L D-glucose (0–36 hours) in passage 2 human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). Assays were in the absence or presence of insulin and/or apocynin (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-oxidase [NADPH oxidase] inhibitor), tempol or Mn(III)TMPyP (SOD mimetics). High D-glucose increased hCAT-1 expression and activity, which was biphasic (peaks: 6 and 24 hours of incubation). High D-glucose–increased maximal transport velocity was blocked by insulin and correlated with lower hCAT-1 expression and SLC7A1 gene promoter activity. High D-glucose–increased transport parallels higher reactive oxygen species (ROS) and superoxide anion (O2•–) generation, and increased U46619-contraction and reduced CGRP-dilation of vein rings. Insulin and apocynin attenuate ROS and O2•– generation, and restored vascular reactivity to U46619 and CGRP. Insulin, but not apocynin or tempol reversed high D-glucose–increased NO synthesis; however, tempol and Mn(III)TMPyP reversed the high D-glucose–reduced BH4 level. Insulin and tempol blocked the high D-glucose–increased p42/44mapk phosphorylation. Vascular dysfunction caused by high D-glucose is likely attenuated by insulin through the L-arginine/NO and O2•–/NADPH oxidase pathways. These findings are of interest for better understanding vascular dysfunction in states of foetal insulin resistance and hyperglycaemia.

http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0122398