The OPG/RANKL/RANK system modulates calcification of common carotid artery in simulated microgravity rats by regulating NF-[kappa]B pathway.

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Date: Apr. 2022
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 7,163 words
Lexile Measure: 1550L

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Abstract :

Functional and structural adaptation of common carotid artery could be one of the important causes of postflight orthostatic intolerance after microgravity exposure, the mechanisms of which remain unclear. Recent evidence indicates that long- term spaceflight increases carotid artery stiffness, which might present a high risk to astronaut health and postflight working ability. Studies have suggested that vascular calcification is a common pathological change in cardiovascular diseases that is mainly manifested as an increase in vascular stiffness. Therefore, this study investigated whether simulated microgravity induces calcification of common carotid artery and to elucidate the underlying mechanisms. Four-week-old hindlimb-unweighted (HU) rats were used to simulate the deconditioning effects of microgravity on cardiovascular system. We found that simulated microgravity induced vascular smooth muscle cell (VSMC) osteogenic differentiation and medial calcification, increased receptor activator of nuclear factor [kappa]B (NF-[kappa]B) ligand (RANKL) and RANK expression, and enhanced NF-[kappa]B activation in rat common carotid artery. In vitro activation of the RANK pathway with exogenous RANKL, a RANK ligand, increased RANK and osteoprotegerin (OPG) expression in HU rats. Moreover, the expression of osteogenic markers and activation of NF-[kappa]B in HU rats were further enhanced by exogenous RANKL but suppressed by the RANK inhibitor osteoprotegerin fusion protein (OPG-Fc). These results indicated that the OPG/RANKL/RANK system modulates VSMC osteogenic differentiation and medial calcification of common carotid artery in simulated microgravity rats by regulating the NF- [kappa]B pathway. Key words: simulated microgravity, common carotid artery, vascular calcification, receptor activator of nuclear factor [kappa]B, osteoprotegerin. L'adaptation fonctionnelle et structurelle de l'artere carotide commune pourrait l'une des causes importantes d'intolerance orthostatique apres envol a la suite d'une exposition a la microgravite, mais les modes d'action demeurent a clarifier. Des donnees probantes recentes montrent que le voyage spatial de longue duree entraine une augmentation de la rigidite des arteres carotides, ce qui pourrait exposer l'astronaute a un risque accru pour sa sante de meme que pour sa capacite fonctionnelle apres un envol. Des etudes ont laisse entrevoir que les calcifications vasculaires constituent une observation pathologique frequente dans les maladies cardiovasculaires, lesquelles se manifestent surtout par une augmentation de la rigidite vasculaire. Par consequent, cette etude portait sur la possibilite que la microgravite entraine une calcification de l'artere carotide, ainsi que sur les modes d'action sous-jacents. A l'aide du soulagement de la charge portee par les pattes posterieures chez le rat (rats HU pour ) pendant quatre semaines, nous avons simule les effets de deconditionnement du systeme cardiovasculaire par la microgravite. Nous avons observe que la simulation de la microgravite entrainait une differenciation osteogenique des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) et une calcification de la media, une augmentation de l'expression du ligand du facteur nucleaire (FN) [kappa]B (ou RANKL pour ) et de RANK, avec une augmentation de l'activation du FN- [kappa]B dans l'artere carotide commune chez le rat. L'activation in vitro de la voie de signalisation de RANK avec du RANKL exogene, un ligand de RANK, entrainait une augmentation de l'expression de RANK et de l'osteoprotegerine (OPG) chez les rats HU. En outre, l'expression de marqueurs de l'osteogenese et'activation du FN-[kappa]B chez les rats HU augmentait encore davantage avec l'administration de RANKL exogene, mais etait inhibee avec l'OPG-Fc, un inhibiteur de RANK. Ces resultats montraient que le systeme OPG/RANKL/RANK participe a la modulation de la differentiation osteogenique des CMLV et a la calcification de la media de l'artere carotide commune avec la microgravite simulee chez le rat, et ce, par l'intermediaire de la regulation de la voie de signalisation du FN-[kappa]B. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : microgravite simulee, artere carotide commune, calcification vasculaire, activateur des recepteurs du facteur nucleaire [kappa]B, osteoprotegerine.

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Gale Document Number: GALE|A699492020