Artículo publicado en Frontiers in Pharmacology

Physiological mechanisms of vascular response induced by shear stress and effect of exercise in systemic and placental circulation

Iván Rodríguez^1,2 and Marcelo González^3,4*

• 1Faculty of Health Science, Universidad San Sebastián, Concepción, Chile
• 2PhD Program in Medical Sciences, Faculty of Medicine, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile
• 3Vascular Physiology Laboratory, Department of Physiology, Faculty of Biological Sciences, Universidad de Concepción, Concepción, Chile
• 4Group of Research and Innovation in Vascular Health, Chillán, Chile

Physiological vascular function regulation is essential for cardiovascular health and depends on adequate control of molecular mechanisms triggered by endothelial cells in response to mechanical and chemical stimuli induced by blood flow. Endothelial dysfunction is one of the main risk factors of cardiovascular pathology, where the imbalance between the synthesis of vasodilator and vasoconstrictor molecules is common in the development of vascular disorders in systemic and placental circulation. In the placenta, an organ without autonomic innervations, the local control of vascular tone is critical for maintenance of fetal growth and mechanisms that underlie shear stress response induced by blood flow are essential during pregnancy. In this field, shear stress induced by moderate exercise is one of the most important mechanisms to improve vascular function through nitric oxide synthesis and stimulation of mechanical response of endothelial cells triggered by ion channels, caveolae, endothelial NO synthase, and vascular endothelial growth factor, among others. The demand for oxygen and nutrients by tissues and organs, especially in placentation and pregnancy, determines blood flow parameters, and physiological adaptations of vascular beds for covering metabolic requirements. In this regard, moderate exercise versus sedentarism shows potential benefits for improving vascular function associated with the enhancement of molecular mechanisms induced by shear stress. In this review, we collect evidence about molecular bases of physiological response to shear stress in order to highlight the relevance of moderate exercise-training for vascular health in adult and fetal life.

http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fphar.2014.00209/abstract

LFV en el Panamericano de Fisiología 2014

Con éxito presentaron sus trabajos los estudiantes Luz Valdivia y David Gallegos, en el marco del primer Congreso Panaméricano de Fisiología realizado en Foz de Iguazú el pasado mes de Agosto.

Los trabajos presentados fueron los siguientes:

Regulation of subcellular expression of hCAT-1 by high concentration of D-glucose in human fetal endothelium.

Gallegos D, Valdivia L, Rojas S, González M

Differential response to insulin in fetoplacental vasculature from Gestational Diabetes.

Valdivia L, Rojas S, Cid M, González M.

Endothelial dysfunction mechanism induced by high D-glucose in human endothelium.

Valenzuela, C., Rojas, S., González, M.

GRIVAS Health

Recientemente el Laboratorio de Fisiología vascular-UdeC ha pasado a formar parte del Grupo de Investigación e Innovación en Salud Vascular (GRIVAS Health), el cual busca dilucidas mecanismos y proponer estrategias terapéuticas a las principales enfermedades cardiovasculares que aquejan a nuestra población, desde un punto de vista inter-disciplinario.

Las principales noticias y eventos relacionados a este Grupo de Investigación serán difundidas a través de la página web creada para tal efecto:

http://grivashealth.cl/

También se pueden seguir las novedades a través de Facebook:

https://www.facebook.com/grivashealth

Nueva publicación: Lemon grass (Cymbopogon citratus (D.C) Stapf) polyphenols protect human umbilical vein endothelial cell (HUVECs) from oxidative damage induced by high glucose, hydrogen peroxide and oxidised low-density lipoprotein.

Lemon grass (Cymbopogon citratus (D.C) Stapf) polyphenols protect human umbilical vein endothelial cell (HUVECs) from oxidative damage induced by high glucose, hydrogen peroxide and oxidised low-density lipoprotein

Abstract

The aromatic herb Cymbopogon citratus Stapf is widely used in tropical and subtropical countries in cooking, as a herbal tea, and in traditional medicine for hypertension and diabetes. Some of its properties have been associated with the in vitro antioxidant effect of polyphenols isolated from their aerial parts. However, little is known about C. citratus effects on endothelial cells oxidative injury. Using chromatographic procedures, a polyphenol-rich fraction was obtained from C. citratus (CCF) and their antioxidant properties were assessed by cooper-induced LDL oxidation assay. The main constituents of the active CCF, identified by high-performance liquid chromatography with diode-array detection and mass spectrometry (HPLC-DAD–MS), were chlorogenic acid, isoorientin and swertiajaponin. CCF 10 and 100 lg/ml diminishes reactive oxidative species (ROS) production in human umbilical vein endothelial cell (HUVECs), challenged with high D-glucose (60% inhibition), hydrogen peroxide (80% inhibition) or oxidised low-density lipoprotein (55% inhibition). CCF 10 or 100 lg/ml did not change nitric oxide (NO) production. However, CCF was able to inhibit vasoconstriction induced by the thromboxane A receptor agonist U46619, which suggest a NO-independent vasodilatador effect on blood vessels. Our results suggest that lemon grass antioxidant properties might prevent endothelial dysfunction associated to an oxidative imbalance promoted by different oxidative stimuli.

Food Chemistry 151 (2014) 175–181

Curso Internacional de Postgrado: Estudios de la función vascular humana: desde lo molecular a la clínica

“Estudios de la función vascular humana: desde lo molecular a la clínica”

Descripción: Curso teórico-práctico destinado a brindar conocimientos actualizados y relevantes sobre mecanismos fisiopatológicos relevantes para la salud vascular humana. Se revisarán metodologías como reactividad vascular, perfusión de placenta, cultivo de células endoteliales y progenitoras endoteliales, biología celular y molecular aplicada a la descripción de mecanismos de protección vascular, regulación del tono vascular y angiogénesis.

Expositor(es):

- Prof. Mark Wareing, Universidad de Manchester, Reino Unido

- Prof. Carlos Escudero, Universidad del Biobío, Chile.

- Prof. Claudio Aguayo, Universidad de Concepción, Chile.

- Prof. Marcelo Farías, P. Universidad Católica de Chile, Chile.

- Prof. Luis Sobrevía, P. Universidad Católica de Chile, Chile.

- Prof. Marcelo González, Universidad de Concepción, Chile.

Fecha de inicio: 27 de Enero de 2013

Fecha de término: 29 de Enero de 2013

Lugar de realización: Auditorio Vivaldi

Horario: 09:00 a 13:00 hrs. / 15:00 a 19:00

Código: 4130015

Horas teóricas: 12

Horas prácticas: 8

Créditos: 1

Idioma: Español e inglés

Cupos: 20

Programa tutor: Magíster en Fisiología Humana

Profesor coordinador: Marcelo González

E-mail de contacto (prof. coordinador): mgonzalezo@udec.cl

Teléfono: (56 – 42) 266 1207

Destinado a: Estudiantes de postgrado de las áreas de Ciencias Biológicas, Ciencias de la Salud, Bioquímica y Farmacia

*Estudiantes de pregrado también podrán participar como oyentes.

Visión del Laboratorio de Fisiología Vascular - U. de Concepción

Vascular Physiology Laboratory

Our main interest is focused on elucidating mechanisms regulating vascular tone and deterioration suffered by these mechanisms when tissues are exposed to conditions that produce oxidative stress in normal or pathological conditions.
Our experimental approach seeks to explain pathohysiological phenomena  from molecular and cellular mechanism. Therefore, our students are training in classical techniques of vascular physiology  (wire myography, placenta perfusion), cell culture (human endothelium and smooth muscle cells), biophysics (membrane transport), molecular biology (RT -PCR, qPCR, promoter cloning, transfection), biochemistry (western blot, cell fractionation, etc.).
Actually, our laboratory is in an early stage of development, being one of our objectives the identification of biomarkers for diagnosis and/or treatment of cardiovascular disease associated with the development of obstetric pathologies such as gestational diabetes mellitus or preeclampsia. In addition, the use of tissues and cells of human origin allows us to extrapolate our results to chronic diseases with high incidence in chilean population, such as diabetes mellitus , hypertension and atherosclerosis.

Laboratorio de Fisiología Vascular

Nuestro enfoque experimental busca explicar fenómenos fisiológicos y/o fisiopatológicos desde una base molecular-celular. Por lo tanto nuestros estudiantes se entrenan en técnicas de fisiología vascular clásica (miografía de alambre, perfusión de placenta), cultivo celular (células endoteliales y de músculo liso humanas), biofísica (transporte de membrana), biología molecular (RT-PCR, qPCR, clonamiento de promotores, transfección), bioquímica (western blot, fraccionamiento celular), etc.
Cabe destacar que el trabajo en nuestro laboratorio se encuentra en una primera etapa de desarrollo, siendo unos de nuestros objetivos en el mediano plazo la identificación de biomarcadores para el diagnóstico y/o tratamiento de enfermedades cardiovasculares asociadas al desarrollo de patologías obstétricas como diabetes mellitus gestacional o preeclampsia. Además, la utilización de tejidos y células de origen humano nos permite extrapolar nuestros resultados a patologías crónicas de alta incidencia en la población chilena como son la diabetes mellitus, hipertensión y ateroesclerosis.

Nuestro principal interés se enfoca en dilucidar mecanismos de regulación del tono vascular y el deterioro que sufren estos mecanismos cuando los tejidos se ven expuestos a condiciones que producen estrés oxidativo o cuando provienen de patologías que producen esta condición alterada.

Diciembre de 2013

Estudios sobre vasculatura humana de diabetes gestacional presentado en el Congreso de la Sociedad de Farmacología de Chile.

Trabajo presentado en XXXV Congreso Anual de la Sociedad de Farmacología de Chile. 27-30 Noviembre. Valdivia

Reactividad vascular de placenta humana proveniente de embarazos con diabetes mellitus gestacional, en respuesta a U46619 e insulina.
1Valdivia L, 1Rojas S, 2Cid M, 1González M

1Laboratorio de Fisiología Vascular, Departamento de Fisiología, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad de Concepción, Chile. P.O. Box 160-C, Concepción, Chile. 2Departamento de Obstetricia y Puericultura, Facultad de Medicina, Universidad de Concepción, Chile. P.O. Box 160-C, Concepción, Chile.

La diabetes mellitus gestacional (DMG) es la intolerancia a los hidratos de carbono de variada gravedad que comienza o se reconoce por primera vez, durante el embarazo (1). En Chile, la frecuencia de diabetes gestacional es del 3-5% de los embarazos, pero este porcentaje llega hasta el 10-14% si consideramos los factores de riesgo de diabetes (2). Hay un consenso de que el GDM es un grave problema para la salud pública, con consecuencias para la madre y los hijos, en relación con las probabilidades de desarrollo de enfermedades metabólicas y cardiovasculares en la edad adulta (3, 4). La diabetes mellitus gestacional se ha asociado con la disfunción vascular fetoplacentaria, condición relacionada con alteraciones en la ruta L-arginina/NO y el tono vascular de los tejidos fetoplacentarios (5). Estas alteraciones inducirían cambios en las respuestas vasculares a diferentes agonistas, como son el U46619 (análogo de tromboxano A2) e insulina. En venas umbilicales y de placa coriónica U46619 aumenta la vasoconstricción, mientras que insulina actúa como un vasodilatador mediante un mecanismo relacionado con la síntesis de NO (6). Los efectos de estos agonistas en microcirculación de placenta de DMG es desconocido.

Nuestro objetivo principal fue determinar la reactividad vascular en microcirculación placentaria de DMG en respuesta a U46619 e insulina.

Conclusiones:

q  De acuerdo a los parámetros obstétricos y perinatales , las principales diferencias se establecen el índice de cesáreas en madres diabéticas, sin registrarse diferencias importantes en el porcentaje de recién nacidos grandes para su edad gestacional.

q  Los datos nutricionales indican que hay un importante porcentaje de madres sin diagnóstico de diabetes pero con sobrepeso u obesidad.. El porcentaje de obesidad entre primer y último control aumenta en mayor medida en madres  diabéticas.

q       La sensibilidad a U46619 no varía entre placentas normales y diabéticas, sin embargo se debe destacar que efecto del análogo de tromboxano es mayor  en DG cuando se utiliza una sola concentración de 10 nM.

q     Según los datos preliminares, podría haber una respuesta diferencial al U46619 de acuerdo al estado nutricional materno, independiente del diagnóstico de DG.

q     El efecto vascular de insulina podría verse alterado en DG, siendo menor el efecto relajante de la hormona en microcirculación de placenta diabética.

(1) Catalano PM, Kirwan JP, Haugel-de Mouzon S, King J. Gestational diabetes and insulin resistance: role in short- and long-term implications for mother and fetus. J Nutr. 2003 ;133: 1674S-1683S.
(2) Guía Clínica, Examen de Medicina Preventiva. Series guías clínicas MINSAL, Ministerio de Salud, Chile. 2008.
(3) Barden A, Singh R, Walters B, Phillips M, Beilin LJ. A simple scoring method using cardiometabolic risk measurements in pregnancy to determine 10-year risk of type 2 diabetes in women with gestational diabetes. Nutr Diabetes. 2013; 3: e72.
(4) Wadsack C, Desoye G, Hiden U. The feto-placental endothelium in pregnancy pathologies. Wien Med Wochenschr, 2012. 162(9-10): 220-224.
(5) Escudero, C., et al., The Role of Placenta in the Fetal Programming Associated to Gestational Diabetes. Gestational Diabetes - Causes, Diagnosis and Treatment. 2013 (Book chapter).
(6) González M, Gallardo V, Rodríguez N, Salomón C, Westermeier F, Guzmán-Gutiérrez E, Abarzúa F, Leiva A, Casanello P, Sobrevia L. Insulin-stimulated L-arginine transport requires SLC7A1 gene expression and is associated with human umbilical vein relaxation. J Cell Physiol. 2011; 226(11): 2916-2924.

Agradecimientos:

FONDECYT 11100192, Hospital Regional Guillermo Grant Benavente, Concepción.