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NGF increases Connexin-43 expression and function in pulmonary arterial smooth muscle cells to induce pulmonary artery hyperreactivity - 27/04/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116552 
Guillaume Cardouat a, Matthieu Douard a, b, Clément Bouchet a, Lukas Roubenne a, Zuzana Kmecová c, Pauline Esteves a, Fabien Brette a, b, Christophe Guignabert d, e, Ly Tu d, e, Marilyne Campagnac a, Paul Robillard a, Florence Coste f, Frédéric Delcambre g, Matthieu Thumerel a, g, Hugues Begueret g, Arnaud Maurac g, Yaniss Belaroussi g, Jan Klimas c, Thomas Ducret a, Jean-François Quignard a, Pierre Vacher a, Isabelle Baudrimont a, Roger Marthan a, g, Patrick Berger a, g, Christelle Guibert a, 1, Véronique Freund-Michel a, , 1
a Univ. Bordeaux, INSERM, CRCTB, U 1045, Bordeaux F-33000, France 
b Univ. Bordeaux, INSERM, CRCTB, U 1045, IHU Liryc, Bordeaux F-33000, France 
c Department of Pharmacology and Toxicology, Comenius University, Bratislava, Slovakia 
d INSERM UMR_S 999, « Pulmonary Hypertension: Pathophysiology and Novel Therapies », Hôpital Marie Lannelongue, Le Plessis-Robinson 92350, France 
e Université Paris-Saclay, Faculté de Médecine, Le Kremlin-Bicêtre 94270, France 
f Laboratoire de Pharm-écologie Cardiovasculaire (LaPEC-EA 4278), Université d’Avignon et des Pays du Vaucluse, Avignon 84000, France 
g CHU de Bordeaux, Bordeaux 33000, France 

Correspondence to: Centre de Recherche Cardio-Thoracique de Bordeaux, INSERM U1045, Plateforme Technologique d’Innovation Biomédicale, Hôpital Xavier Arnozan, Avenue du Haut Lévêque, Pessac Cedex 33604, France.Centre de Recherche Cardio-Thoracique de Bordeaux, INSERM U1045, Plateforme Technologique d’Innovation Biomédicale, Hôpital Xavier ArnozanAvenue du Haut LévêquePessac Cedex33604France

Abstract

Aims

Pulmonary hypertension (PH) is characterised by an increase in pulmonary arterial pressure, ultimately leading to right ventricular failure and death. We have previously shown that nerve growth factor (NGF) plays a critical role in PH. Our objectives here were to determine whether NGF controls Connexin-43 (Cx43) expression and function in the pulmonary arterial smooth muscle, and whether this mechanism contributes to NGF-induced pulmonary artery hyperreactivity.

Methods and results

NGF activates its TrkA receptor to increase Cx43 expression, phosphorylation, and localization at the plasma membrane in human pulmonary arterial smooth muscle cells, thus leading to enhanced activity of Cx43-dependent GAP junctions as shown by Lucifer Yellow dye assay transfer and fluorescence recovery after photobleaching -FRAP- experiments. Using both in vitro pharmacological and in vivo SiRNA approaches, we demonstrate that NGF-dependent increase in Cx43 expression and activity in the rat pulmonary circulation causes pulmonary artery hyperreactivity. We also show that, in a rat model of PH induced by chronic hypoxia, in vivo blockade of NGF or of its TrkA receptor significantly reduces Cx43 increased pulmonary arterial expression induced by chronic hypoxia and displays preventive effects on pulmonary arterial pressure increase and right heart hypertrophy.

Conclusions

Modulation of Cx43 by NGF in pulmonary arterial smooth muscle cells contributes to NGF-induced alterations of pulmonary artery reactivity. Since NGF and its TrkA receptor play a role in vivo in Cx43 increased expression in PH induced by chronic hypoxia, these NGF/Cx43-dependent mechanisms may therefore play a significant role in human PH pathophysiology.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




 : 

The nerve growth factor NGF activates its TrkA receptor and a PI3K/Akt-ERK1/2-dependent downstream signalling pathway to promote increase in connexin-43 (Cx43) expression in pulmonary arterial smooth muscle cells. NGF also promotes increase in both Cx43 phosphorylation, mediated by the PI3K signalling pathway, and expression at the plasma membrane, mediated by the ERK1/2 signalling pathway, thus leading to enhanced activity of Cx43-dependent GAP junctions in these cells. This enhanced activity then contributes to pulmonary artery hyperreactivity induced by NGF. Such NGF/Cx43-dependent mechanisms may therefore play a significant role in pathophysiology of pulmonary hypertension (PH), in particular associated with chronic hypoxia, in which expression of both NGF and Cx43 are increased.


The nerve growth factor NGF activates its TrkA receptor and a PI3K/Akt-ERK1/2-dependent downstream signalling pathway to promote increase in connexin-43 (Cx43) expression in pulmonary arterial smooth muscle cells. NGF also promotes increase in both Cx43 phosphorylation, mediated by the PI3K signalling pathway, and expression at the plasma membrane, mediated by the ERK1/2 signalling pathway, thus leading to enhanced activity of Cx43-dependent GAP junctions in these cells. This enhanced activity then contributes to pulmonary artery hyperreactivity induced by NGF. Such NGF/Cx43-dependent mechanisms may therefore play a significant role in pathophysiology of pulmonary hypertension (PH), in particular associated with chronic hypoxia, in which expression of both NGF and Cx43 are increased.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

NGF increases Cx43 expression and activity in pulmonary arterial smooth muscle cells.
This effect is TrkA-dependent and contributes to pulmonary artery reactivity.
Such mechanism may contribute to human pulmonary hypertension pathophysiology.

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Keywords : Nerve growth factor (NGF), Connexin-43 (Cx43), Pulmonary hypertension, Vascular hyperreactivity


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