Study of NOX1 function on NOX1 deficient mice
Evaluation de la fonction de NOX1 sur modèle animal transgènique
Résumé
The NOX family enzyme is constituted by Superoxide-generating NADPH oxidases homologues of gp91Phox; as the well characterized NOX2 (new denomination for gp91Phox) their catalytic subunit exhibits a common structure of 6 or 7 transmemmbrane domaine (ROS). The total number of enzymes in the family increased to 7 throught the past 5 years ; it includes, NOX1, NOX2, NOX3, NOX4, NOX5 et DUOX 1 et DUOX2 ; Tissue and cellular distributions of mRNA expression of the enzymes are well defined and show that superoxide generating enzyme are quasi-ubiquitous. General functions are Reactive oxygen species (ROS) dependent but their cellular localisations are of importance. NOX2 produces ROS in stimulated phagocytes and is the known microbicidal enzyme. NOX3 is responsible for vestibular dysfunction and DUOX1 and DUOX 2 allow iodination to thyroglobuline resulting in biosynthesis of thyroid hormon. While mRNA expressions of the other NOXs (namely NOX1, NOX4 and NOX5) are well defined, their biological functions are still not known. In vitro and ex vivo data provide only indirect informations which not allow understanding complexes interplay of the biological function.
We have then generated NOX1-deficient mice to further investigate directly the in vivo functions of NOX1 in colon and vascular tissues.
First, we used a F3 generation mice to determine whether NOX1 participate in the antibacterial defences and whether it limits bacterial translocation. We show that NOX1 is involved in the severity of Dextran Sulfate Sodium induced colitis via bacterial colonic flora and decrease the bacterial translocation in the gut. However, we have to be cautious because of the weakness of homology of the genetic background (87.5%) which in turn, may modify the results.
Second, we investigated whether NOX1 regulates basal blood pressure and participates in angiotensin II induced hypertension. All experiments were realized with F6 generation mice. NOX1-deficient mice had lower basal blood pressure, an almost complete loss of sustained blood pressure response to angiotensin II and were strongly protected from ATII-induced aortic dissection. Our results establish an important role for NOX1 in the vascular ATII response, in particular extracellular matrix accumulation, regulation of gene expression, and cross talk with the nitric oxide system.
We have then generated NOX1-deficient mice to further investigate directly the in vivo functions of NOX1 in colon and vascular tissues.
First, we used a F3 generation mice to determine whether NOX1 participate in the antibacterial defences and whether it limits bacterial translocation. We show that NOX1 is involved in the severity of Dextran Sulfate Sodium induced colitis via bacterial colonic flora and decrease the bacterial translocation in the gut. However, we have to be cautious because of the weakness of homology of the genetic background (87.5%) which in turn, may modify the results.
Second, we investigated whether NOX1 regulates basal blood pressure and participates in angiotensin II induced hypertension. All experiments were realized with F6 generation mice. NOX1-deficient mice had lower basal blood pressure, an almost complete loss of sustained blood pressure response to angiotensin II and were strongly protected from ATII-induced aortic dissection. Our results establish an important role for NOX1 in the vascular ATII response, in particular extracellular matrix accumulation, regulation of gene expression, and cross talk with the nitric oxide system.
Les NOX Homologues représentent une nouvelle famille de protéines transmembranaires dont la caractéristique commune est d'être le cœur catalytique de la production d'anions superoxydes. Elles ont toutes une structure proche de NOX2 (ou gp91Phox selon l'ancienne nomenclature), la mieux caractérisée d'entre elles, et sont organisées en 6 ou 7 domaines transmembranaires. Cette famille compte actuellement 7 membres, NOX1, NOX2, NOX3, NOX4, NOX5 et DUOX 1 et DUOX2 ; elles ont une distribution tissulaire, cellulaire et intracellulaire spécifique les rendant quasi ubiquitaires dans l'organisme. Les fonctions de ces enzymes sont essentiellement rattachées à celles des espèces réactives de l'oxygène (ERO) mais dépendent aussi de leurs localisations. NOX2 est l'enzyme à l'origine de la production des ERO des phagocytes activés et a donc une fonction antimicrobienne. NOX3 est impliquée dans les pathologies du système vestibulaire et les DUOX1 et 2 sont des éléments clés de la biosynthèse des hormones thyroïdiennes. Les autres NOX, (NOX1, NOX4, NOX5), individualisées depuis quelques années seulement, ont une distribution tissulaire et cellulaire d'expression ARNm bien caractérisée, mais les données sur leurs fonctions physiologiques ou physiopathologiques restent fragmentaires ; Ces données sont le plus souvent issues d'expérimentations in vitro ou ex vivo n'évaluant leurs fonctions que de façon indirecte ou dans des systèmes simplifiés. Ainsi, en utilisant un modèle animal de souris déficientes pour le gène NOX1 établi dans le laboratoire, nous avons évalué directement la fonction de NOX1 dans le colon et dans le système vasculaire.
La première partie de ce travail a eu pour objectif de déterminer si NOX1 exerce une activité antibactérienne au niveau du colon et participe au contrôle de la translocation bactérienne à travers la muqueuse colique. NOX1 participe à la sévérité de la colite au Dextran Sulfate Sodium par l'intermédiaire de la flore colique et protège de la translocation bactérienne dans un modèle de neutropénie induite. Cependant, ces résultats devront être confirmés car les expérimentations ont toutes été réalisées avec des souris dont le fond génétique n'avait une homologie que de 87.5%. La seconde partie de notre travail devait déterminer si NOX1 exerce une activité régulatrice de la pression artérielle systolique et participe à la survenue de l'hypertension artérielle induite par l'angiotensine II. Nous montrons, avec des souris de génération F6 (homologie>98.5%), que NOX1 participe à la régulation physiologique de la pression artérielle, à la survenue de l'hypertension artérielle induite par l'angiotensine II et à la survenue de dissection aortique. NOX1 agit dans le tissu vasculaire par au moins 3 mécanismes, en favorisant l'accumulation de matrice extracellulaire, en régulant l'expression génique et en diminuant la biodisponibilité du NO.
La première partie de ce travail a eu pour objectif de déterminer si NOX1 exerce une activité antibactérienne au niveau du colon et participe au contrôle de la translocation bactérienne à travers la muqueuse colique. NOX1 participe à la sévérité de la colite au Dextran Sulfate Sodium par l'intermédiaire de la flore colique et protège de la translocation bactérienne dans un modèle de neutropénie induite. Cependant, ces résultats devront être confirmés car les expérimentations ont toutes été réalisées avec des souris dont le fond génétique n'avait une homologie que de 87.5%. La seconde partie de notre travail devait déterminer si NOX1 exerce une activité régulatrice de la pression artérielle systolique et participe à la survenue de l'hypertension artérielle induite par l'angiotensine II. Nous montrons, avec des souris de génération F6 (homologie>98.5%), que NOX1 participe à la régulation physiologique de la pression artérielle, à la survenue de l'hypertension artérielle induite par l'angiotensine II et à la survenue de dissection aortique. NOX1 agit dans le tissu vasculaire par au moins 3 mécanismes, en favorisant l'accumulation de matrice extracellulaire, en régulant l'expression génique et en diminuant la biodisponibilité du NO.
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