Endothelium, inflammation and cognition : focus on BDNF
Endothélium, inflammation et cognition : focus sur le BDNF
Résumé
BDNF (brain-derived neurotrophic factor) has been discovered in the brain and is widely implicated in neuroplasticity, memory and cognition through the activation of neuronal TrkB (tropomyosin receptor kinase B) receptors. We have recently shown that the cardiovascular system contained as much BDNF as the brain and that exogenous BDNF was able to induce endothelium-dependent vascular relaxation. Other studies have suggested that activation of endothelial TrkB receptors by BDNF is involved in atherosclerotic processes. Our laboratory suspects a close interaction between endothelial NO and BDNF and has even considered the possibility of involvement of BDNF secreted by cerebral microvessel endothelium in cognition. Patients suffering from rheumatoid arthritis (RA), an inflammatory disease of autoimmune origin, are at risk of cardiovascular disease and have an impairment of cognition, including a higher risk of depression. Surprisingly, the effect of RA on BDNF is poorly documented. The only available studies report an increase of BDNF in the blood and synovial fluid in RA. Our hypothesis is that a reduction in endothelial expression of BDNF may contribute to the cardiovascular risk and cognitive deficit associated with RA. Thus, in our work, we studied vascular and cerebral BDNF and its TrkB receptor on the rat model of adjuvant-induced arthritis.Our main findings show that arthritis leads to 1) a decrease in BDNF levels in aortas independently of the severity of inflammatory symptoms but dependent on endothelial function, 2) a decrease in brain BDNF levels independent of the severity of inflammatory symptoms, but link with endothelial function, 3) a decreased expression of BDNF and its activated TrkB receptor at both neuronal and endothelial levels in the brain regions involved in cognition, 4) a positive correlation between endothelial expression of BDNF and neuronal expression of activated TrkB, 5) a lack of correlation between serum BDNF levels and its cerebral or vascular levels, but on the other hand the existence of a positive correlation between serum BDNF levels and inflammation, whether clinical or biological.All of these data support the hypothesis that endothelial BDNF may be involved in atherosclerotic risk and cognitive impairment associated with arthritis. Inflammation should be considered as a confounding factor when circulating levels of BDNF are used as a reflection of levels present in the brain.
Le BDNF (brain-derived neurotrophic factor) a été découvert dans le cerveau et est largement impliqué dans la neuroplasticité, la mémoire et la cognition via l’activation des récepteurs TrkB (tropomyosin receptor kinase B) neuronaux. Nous avons récemment montré que le système cardiovasculaire contenait autant de BDNF que le cerveau et que le BDNF exogène était capable d’induire une relaxation vasculaire dépendante de l’endothélium. D’autres études ont suggéré que l’activation des récepteurs TrkB endothéliaux par le BDNF était impliquée dans les processus athérosclérotiques. Notre laboratoire soupçonne une interaction étroite entre NO et BDNF endothélial et a même envisagé la possibilité d’une implication du BDNF secrété par l’endothélium des microvaisseaux cérébraux dans la cognition. Les patients souffrant de polyarthrite rhumatoïde (PR), une maladie inflammatoire d’origine auto-immune, sont à risque cardiovasculaire et présentent une altération de la cognition avec notamment un risque plus élevé de dépression. Etonnamment, l’effet de la PR sur le BDNF est peu documenté. Les seules études disponibles rapportent une élévation du BDNF dans le sang et le liquide synovial en cas de PR. Notre hypothèse est qu’une réduction de l’expression endothéliale du BDNF pourrait contribuer au risque cardiovasculaire et au déficit cognitif associés à la PR. Ainsi, dans notre travail, nous avons étudié le BDNF vasculaire et cérébral et son récepteur TrkB sur le modèle rat d’arthrite induite à l’adjuvant.Nos principaux résultats montrent que l’arthrite conduit à 1) une réduction des taux aortiques de BDNF indépendamment de la sévérité des symptômes inflammatoires mais dépendante de la fonction endothéliale, 2) une diminution des taux cérébraux en BDNF indépendamment de la sévérité des symptômes inflammatoires mais en lien avec la fonction endothéliale, 3) une diminution de l’expression du BDNF et de son récepteur TrkB activé au niveau tant neuronal qu’endothélial dans les régions cérébrales impliquées dans la cognition, 4) une corrélation positive entre l’expression du BDNF par l’endothélium vasculaire et l’expression neuronale des TrkB activés, 5) une absence de corrélation entre les taux sériques de BDNF et ses taux cérébraux ou vasculaires mais en revanche l’existence d’une corrélation positive entre les taux sériques de BDNF et l’inflammation qu’elle soit clinique ou biologique.L’ensemble de ces données est en faveur de l’hypothèse selon laquelle le BDNF endothélial pourrait être impliqué dans le risque athérosclérotique et le déficit cognitif associé à l’arthrite. L’inflammation doit être considérée comme un facteur confondant lorsque les taux circulants de BDNF sont utilisés comme un reflet des taux présents dans le cerveau.
Domaines
Neurosciences [q-bio.NC]
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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