Laboratoire Leenen

• Leenen FHH, Nwachuku CE, Black HR, Cushman WC, Davis BR, Simpson LM , Alderman MH, Atlas SA, Basile JN, Cuyjet AB, Dart R, Felicetta JV, Haywood LJ, Grimm RH, Jafri SZA, Proschan MA, Thadani U, Whelton PK, Wright JT.  Clinical Events in High-Risk Hypertensive Patients Randomized to Calcium Channel Blocker vs. ACE-inhibitor in ALLHAT.  Hypertension 48: 374-384, 2006.
• Leenen FHH.  Brain Mechanisms contributing to sympathetic hyperactivity and Heart Failure. Circulation Research (Editorial) 101:221-223, 2007.
• B Liang, Leenen FHH. Prevention of Salt Induced Hypertension and Fibrosis by AT1-receptor Blockers in Dahl S Rats. Journal Cardiovascular Pharmacology 51:457-466, 2008.
• Leenen FHH, Dumais J, McInnis NH, Turton P, Stratychuk L, Nemeth K, Lum-Kwong MM, Fodor G.  Results of the Ontario Survey on the Prevalence and Control of Hypertension.  Canadian Medical Association Journal 178:1441-1449, 2008.
• Huang B, White R, Ahmad M, Jeng A, Leenen FHH.  Central infusion of aldosterone synthase inhibitor prevents sympathetic hyperactivity and hypertension by central Na+ in Wistar rats.  American Journal of Physiology  295:R166-172, 2008.
• McInnis NH, Fodor G, Moy Lum-Kwong M, Leenen FHH.  Antihypertensive medication use and blood pressure control:  A community based cross sectional survey (ON-BP).  American Journal of Hypertension 21:1210-1215, 2008.
• Huang B, White R, Ahmad M, Tan J, Jeng AY, Leenen FHH.  Central infusion of aldosterone synthase inhibitor attenuates LV dysfunction and remodeling in rats post MI.  Cardiovascular Research 81:574-581, 2009.
• Gabor A, Leenen FHH.  Mechanisms mediating sodium-induced hypertension in the PVN of Wistar rats.  American Journal of Physiology 296:R618-R630, 2009.
• Huang BS, White R, Jeng A, Leenen FHH.  Role of central nervous system aldosterone synthase and mineralocorticoid receptors in salt-induced hypertension in Dahl salt-sensitive rats.  American Journal of Physiology 296:R994-R1000, 2009.
• Huang BS, Leenen FHH. The brain renin-angiotensin-aldosterone system: a major mechanism for sympathetic hyperactivity and LV remodeling and dysfunction post MI. Current Heart Failure Reports 6:81-88, 2009.
• Huang BS, Ahmad M, Tan J, Leenen FHH. Chronic central versus systemic blockade of AT1 receptors and LV dysfunction in rats post myocardial infarction. American Journal of Physiology 297:H968-H975, 2009
• Amin MS, Reza E, Wang H, Leenen FHH.  Sodium Transport in the Choroid Plexus and Salt Sensitive Hypertension.  Hypertension 54:860-867, 2009.

Research Associates

• Monir Ahmad, MD
• Hong-Wei Wang, MD PhD
• Bing Huang, MD, PhD

Students

• Alex Gabor, Graduate Student (PhD)
• Shahrier Amin, Graduate Student (PhD)
• Missale Tiruneh, Graduate Student (MSc)
• Katherine Westcott, Graduate Student (MSc)
• Sara Ahmadi, Graduate Student (MSc)
• Anastasia Drobysheva, Graduate Student (MSc)

Support Staff

• Lisa Mouchet, Research Coordinator I
• Chelsea Kingsbury, Research Coordinator I
• Natalie McInnis, Project Manager
• Li Bi, Research Technician
• Roselyn White, Laboratory Manager
• Danielle Oja, Manager, Hypertension Unit

Brain Mechanisms and Sympathetic Hyperactivity in Genetic Models of Salt-sensitive Hypertension

Principal Investigator: Dr. Frans Leenen
Co- Investigators: Drs. Frederique Tesson, Balwant Tuana
Funding: Canadian Institutes of Health Research

Two distinct mechanisms contribute to the central nervous system (CNS) activation by high salt diet in genetically salt-sensitive rat strains such as Dahl S and SHR: 1) enhanced Na+-transport across the choroid plexus (CP) into the CSF and 2) enhanced sympatho-excitatory and pressor-responses to [Na+].

Our studies provided strong evidence for a novel concept: an increase in CSF[Na+] activates aldosterone and “ouabain” production and release in the hypothalamus. Activation of this neuromodulatory pathway by [Na+] is enhanced in S vs R rats and appears to increase activity in angiotensinergic sympatho-excitatory pathways. Blockade of this neuromodulatory pathway or of AT1-receptors in the CNS prevents the salt-induced hypertension in Dahl S.

Regarding mechanisms contributing to Na+-transport across the CP, by microarray we identified differential expression of four genes in the CP of Dahl S rats on both regular and high salt diet and of 39 genes only on high salt diet. We hypothesize that these differentially expressed genes will lead us to (new) mechanisms contributing to enhanced Na+-transport across the CP of Dahl S rats.

The following lines of research will be pursued in Dahl S and 2 salt-resistant control strains, Dahl R (70% identical) and the consomic strain SS.BN13 (98% identical with Dahl S):

Microarray follow-up studies
Regulation of CSF and brain tissue [Na+]

As a second hypothesis, we propose that a chronic increase in CSF[Na+] activates angiotensinergic neurons in the SFO leading to an increase in production and release of aldosterone and “ouabain” by neuro-secretory neurons in the SON and PVN. The following lines of research will be pursued mainly in Dahl S:

Effects of high salt intake on aldosterone and “ouabain” content in brain nuclei involved in cardiovascular regulation.
Forebrain areas showing an increase in aldosterone or “ouabain” will be evaluated for changes in gene expression of enzymes contributing to aldosterone or “ouabain” production.
CNS functional pathways activated by [Na+], either by high salt diet or icv infusion of Na+-rich aCSF.

Staff:
Hong-Wei Wang, MD PhD, Research Associate
Bing Huang, MD, PhD, Research Associate
 

Brain Mechanisms Determining Sympathetic Hyperactivity and Cardiac Dysfunction in Rats Post MI

Principal Investigator: Dr. Frans Leenen
Funding: Canadian Institutes of Health Research

The CNS acts as the “conductor” integrating inputs from a variety of sources in the body, which leads to activation of CNS descending pathways controlling activity of important regulators of cardiovascular homeostasis post MI (Leenen, Circ Res 2007). In the CNS a cascade of neuromodulators/neurotransmitters is involved. Currently, activation of local aldosterone production and release appears as the primary step. What stimulus increases aldosterone production and where in the CNS is still unknown.

The rapid increase in circulating angiotensin II post MI may activate neurons in forebrain circumventricular organs, particularly the SFO, and for the present grant we propose as novel hypothesis that angiotensinergic neurons projecting from the SFO activate aldosterone production and release which activates adjacent neurosecretory magnocellular neurons in the SON and PVN. The subsequent enhanced “ouabain” release lowers the membrane potential particularly of parvocellular neurons in the PVN, thereby sensitizing these neurons to e.g. AT1-receptor stimulation leading to persistent activation of descending pathways.

To address this concept the following approaches will be taken:

Assessment of gene expression for putative steroid biosynthetic pathways for aldosterone and “ouabain” in forebrain nuclei using both a candidate gene approach as well as microarray analysis for global, unbiased gene expression without and with blockade of specific mechanisms.
Assessment of functional connections, including chemical lesioning of specific nuclei to assess the chronic impact of this neuron population and microinjection of specific blockers to identify specific mechanisms in specific nuclei

Sympathetic Hyperactivity and Cardiac Remodelling and Dysfunction Post MI

Regarding the peripheral mechanisms mediating the effects of the CNS on the heart post MI, it is likely that cardiac effects of central blockades depend on prevention of the increase in cardiac sympathetic activity and associated cardiac effects, both direct ones and indirect ones via stimulation of the cardiac RAAS. However, in rats post MI, treatment with non-selective beta-blockers has only minimal effects on LV remodelling and dysfunction whereas beta1-blockers show some benefits.

Differences in loss of cardiomyocytes as a result of apoptosis may play a role. The RAAS (via AT1-receptors and MR) may induce cardiomyocyte apoptosis. beta1-receptor stimulation also induces apoptosis, whereas beta2- and alpha1-receptors stimulation are inhibitory. Gradual loss of myocytes post MI due to apoptosis is well established to occur in the non-infarcted myocardium leading to hypertrophy of remaining myocytes, and progressive decrease in LV systolic function.

We hypothesize that central blockades represent the most effective strategy to prevent inflammation and apoptosis and thereby maintain LV systolic function post MI and are significantly better than systemic beta1-blockade.

To address the above concepts the following approaches will be taken:

Assess effects of central blockades post MI
Compare effects of central blockades with those of beta1-receptor blockade post MI

This dual approach is unique for our group and critical for a better understanding of the pathophysiology and to translate new concepts into new/better mechanism-based approaches for interventions post MI to prevent myocyte loss and maintain LV function.

Staff:
Roselyn White, Laboratory Manager
Li Bi, Research Technician
Monir Ahmad, MD, Research Associate

Genetic Basis of Salt Sensitive Hypertension in Humans

Principal Investigators: Drs. Frederique Tesson, Frans Leenen
Co-Investigator: Alex Stewart
Funding: Canadian Institutes of Health Research

In the general population, high salt intake increases the blood pressure (BP) in the short-term and enhances the increase in BP with age. The BP response to salt is normally distributed with two extreme phenotypes--salt sensitive (SS) and salt resistant (SR), and an intermediate phenotype. As many as 50% of hypertensive patients are SS in short term studies, compared to only ~10% in the normotensive population.

In spite of numerous linkage and association studies of candidate genes for BP per se or BP response to salt, the genetic network responsible for BP variation remains elusive. Genes that are responsible for salt resistance have so far been largely ignored. A major limitation of genome-wide scan studies has been the limited assessment of both phenotype and genotype. In nearly all studies only office BPs were used. These are notoriously variable and can readily over-diagnose “white-coat hypertension”, or under-diagnose “masked hypertension”. Genome-wide scans so far have used widely spaced markers missing variations in intermediate chromosomal segments.

To overcome previous limitations, we propose to use the Affymetrix 1.8 million genetic markers array, a population of Caucasian subjects with family history of early onset hypertension, carefully phenotyped for BP response to salt, and the high throughput genotyping made possible by the Canadian Cardiovascular Genetics Centre at the Heart Institute. We hypothesize that “genes predisposing to salt-induced increases in BP can be identified by high density genome scan in a large population of men and women with early onset hypertension and a positive family history for hypertension, stratified based on the salt-response of BP on 24-hr ambulatory BP monitoring”.

To test the above hypothesis, the study has 6 specific aims:

Phase I Population

To phenotype a prospective male and female hypertensive Caucasian population of 510 subjects for BP response to salt using 24-hour ambulatory BP monitoring.
To perform the first genome wide association study for both SNPs and CNVs (copy number variation) using high-density arrays to identify novel risk chromosomal loci for high vs minimal BP response to high salt intake.

Phase II Population

To collect and phenotype a prospective large independent population of 1,500 individuals with elevated BP confirmed by 24-hour ambulatory BP monitoring and a control population of 1,500 normotensive individuals matched for sex and age.
Chromosomal loci showing an association with salt sensitive hypertension in Aim 2 will be genotyped in an independent population of 1500 cases and 1500 controls.
Loci confirmed to be associated with hypertension in Aim 4 will undergo further genotyping utilizing additional adjacent customized SNPs to identify gene candidates and evaluate the influence of combinations of alleles.
To characterize the potential role of the associated variants.

To assess salt-sensitivity of BP in the Phase I population, subjects receive instructions to lower salt intake over a two-week run-in period to ~100 mmol/day. On this restricted sodium diet for six weeks, they are randomized to salt-capsules (200 mmol/day) for either the first or second three-week period. 24-hr urine sodium excretion and 24-hr ambulatory BP (ABP) are assessed at the end of each period. In the Phase II population, all subjects are only studied once to assess 24-hr urinary sodium excretion and 24-hr ABP (off therapy for two weeks).

From a public health perspective, lowering the amount of salt added to foods is an important public health strategy. From an individual perspective, the impact of high salt intake on his/her cardiovascular system can vary from minimal to substantial and appears to a large extent genetically determined. The extent of this impact is clinically difficult to ascertain. Genetic diagnosis would be an ideal method of choice to advice life-style interventions for a particular individual. To achieve this goal, studies performing careful assessment of phenotype and genotypes are essential.

Staff:
Chelsea Kingsbury, Research Coordinator I
Natalie McInnis, Project Manager
Roselyn White, Laboratory Manager
Tracey Jackson, Lab Technician

RAS Blockade and Sympathetic Activity in Humans Post MI

Principal Investigators: Dr. Frans Leenen
Co-Investigators: Drs. Marcel Ruzicka, Ross Davies, Kathryn Ascah, Michel Le May
Funding: Heart and Stroke Foundation of Ontario

Post MI several mechanisms may activate CNS pathways involving the brain RAAS, leading to activation of peripheral mechanisms such as sympathetic activity, cytokines, cardiac RAAS. Blockade of the brain RAAS at the level of ACE or AT1-receptor is similarly effective in preventing activation of these peripheral mechanisms post MI. Through a variety of direct and indirect actions, sympathetic hyperactivity is a major determinant of adverse cardiovascular outcome. In patients sympathetic hyperactivity develops post MI, despite ACE inhibitor therapy (Graham et al, 2002; 2004; Notarius et al, 2007). In rats, at regular doses lipophilic, high affinity RAS blockers exhibit more effective penetration across the blood-brain barrier to cause blockade in the brain as compared to hydrophilic, low affinity blockers.

We hypothesize that in patients post MI RAS blockade based on lipophilic, high affinity blockers more effectively prevents increases in sympathetic activity than blockade based on hydrophilic, low affinity blockers, when used in regular doses. Lisinopril and losartan represent hydrophilic blockers, trandolapril and telmisartan lipophilic blockers.

Study Design: Post MI patients will be randomized to lisinopril or trandolapril and at three months losartan will be added to lisinopril, and telmisartan to trandolapril for another three months of follow-up. This combination approach is chosen as being currently the most clinically relevant and for the two treatment strategies may show larger differences in central effects as compared to high doses of each of the two ACE inhibitors when, at least in rats, differences in central effects diminish.

Patients, <80 years of age, admitted with an acute MI and persistent MI-related wall motion abnormalities three to six days after thrombolysis or PCI will be randomized to trandolapril or lisinopril titrated up to 4 mg or 40 mg daily for three months. At three months, losartan or telmisartan will be added, titrated up to 50 mg twice daily or 40 mg twice daily, for another three months, 50 patients per group will be enrolled.

Patients will undergo 2-D echocardiography before randomization to assess eligibility and for LV dimensions and global LV function. At three months (end of ACE inh mono-therapy) and at six months (end of combo-therapy), they will also be assessed for muscle sympathetic nerve activity (MSNA), and blood sampling for plasma catecholamines, components of the circulatory RAAS, BNP, and cytokines.

The primary end-point is the absolute MSNA after three months of mono-therapy followed by change in MSNA at 6 months on combination therapy. Secondary end-points include a composite clinical end-point and parameters contributing to or reflecting (i.e., markers) adverse cardiovascular outcomes.

We anticipate that compared to hydrophilic RAS blockade lipophilic RAS blockade not only more effectively lowers sympathetic hyperactivity, but also more effectively inhibits increases in plasma cytokines, cardiac extra-cellular matrix turnover, and possibly plasma BNP and plasma aldosterone. Changes in LV dimensions and ejection fraction over six months may be too modest to expect differences between the two treatment strategies.

Staff:
Natalie McInnis, Project Manager
Lisa Mouchet, Research Coordinator I
Roselyn White, Laboratory Manager

• Mécanismes cérébraux et hyperactivité sympathique chez les modèles génétiques d’hypertension sensible au sel
• Mécanismes cérébraux déterminant l’hyperactivité sympathique et la dysfonction cardiaque chez le rat après un IM
• Hyperactivité sympathique, remodelage et dysfonction cardiaques après un IM
• Bases génétiques de l’hypertension dite « sensible au sel » chez l’humain
• Blocage du SAR et activité sympathique chez l’humain après un IM

Mécanismes cérébraux et hypertension sympathique chez les modèles génétiques d’hypertension sensible au sel

Chercheur principal : Frans Leenen
Collaborateurs : Frédérique Tesson, Balwant Tuana
Financement : Instituts de recherche en santé du Canada

Deux mécanismes distincts interviennent dans l’activation du système nerveux central (SNC) par une diète riche en sel chez des lignées de rats génétiquement sensibilisés au sel, comme Dahl S et SHR : 1) amélioration du transport de Na+ du plexus choroïde (PC) vers le liquide céphalorachidien (LCR); 2) amélioration des réponses sympathico-excitatrices et pressives au Na+.

Nos études nous ont permis de recueillir des données probantes à l’appui d’un nouveau concept : une augmentation des concentrations de Na+ dans le LCR active la production d’aldostérone et de l’ouabaïne ainsi que leur libération dans l’hypothalamus. L’activation de cette voie neuromodulatrice par le Na+ est plus efficace chez les rats S que chez les rats R et semble accroître l’activité des voies sympathico-excitatrices angiotensinergiques. Le blocage de cette voie neuromodulatrice ou des récepteurs AT1 dans le SNC prévient l’hypertension induite par le sel chez les rats Dahl S.

L’observation, à l’aide d’analyses par microréseaux, des mécanismes qui concourent au transport du Na+ dans le PC nous a permis de déterminer l’expression différentielle de quatre gènes dans le PC des rats Dahl S dont l’alimentation était normale et de ceux dont la diète était riche en sel, et de 39 gènes dans le groupe dont la diète était exclusivement riche en sel. Nous émettons l’hypothèse que ces découvertes nous mèneront à l’identification de nouveaux mécanismes qui concourent à une amélioration du transport du Na+ dans le PC des rats Dahl S.

Les pistes de recherche suivantes seront explorées au moyen de Dalh S et de deux lignées témoins résistantes au sel, de Dahl R (identiques à 70 %) et de la lignée consomique SS.BN13 (identiques au Dahl S à 98 %) :

• études de suivi à l’aide d’analyses par microréseaux;
• régulation du Na+ dans le LCR et le tissu cérébral.

Notre seconde hypothèse postule qu’une élévation chronique des concentrations de Na+ dans le LCR active les neurones angiotensinergiques de l’organe sous-fornical, entraînant une production et une libération accrues d’aldostérone et d’ouabaïne par les neurones neurosécréteurs présents dans le noyau supraoptique et le noyau paraventriculaire. Les pistes de recherche suivantes seront explorées principalement au moyen de rats Dahl S :

• effets d’un apport élevé en sel sur le contenu en aldostérone et en ouabaïne des noyaux cérébraux qui participent à la régulation cardiovasculaire;
• évaluation des zones du prosencéphale qui montrent une production accrue d’aldostérone et d’ouabaïne en vue de vérifier les modifications de l’expression génique des enzymes qui prennent part à la production d’aldostérone ou d’ouabaïne;
• voies fonctionnelles du SNC activées par le Na+, qu’il s’agisse d’une diète riche en sel ou d’une perfusion intracérébroventriculaire de LCR artificiel riche en Na+.

Personnel :

Hong-Wei Wang, M.D., Ph. D., associé de recherche

Bing Huang, M.D., Ph. D., associé de recherche

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Mécanismes cérébraux déterminant l’hyperactivité sympathique et la dysfonction cardiaque chez le rat après un IM

Chercheur principal : Frans Leenen
Financement : Instituts de recherche en santé du Canada

Le SCN fait office de « conducteur » en intégrant des données issues de sources variées dans l’organisme, ce qui provoque une activation des voies descendantes du SNC qui gèrent l’activité d’importants régulateurs de l’homéostasie cardiovasculaire après un IM (Leenen, Circ Res 2007). Dans le SCN, une cascade de neuromodulateurs et de neurotransmetteurs est mobilisée. En ce moment, l’activation de la production et de la libération locales d’aldostérone semble constituer la première étape. Toutefois, le stimulus à l’origine de la production accrue d’aldostérone et son emplacement dans le SCN ne sont pas encore connus.

L’élévation rapide des concentrations d’angiotensine II dans le circuit sanguin après un IM pourrait activer des neurones présents dans des organes circonventriculaires du prosencéphale, surtout l’organe sous-fornical. Aux fins de la présente subvention, nous émettons une nouvelle hypothèse selon laquelle les neurones angiotensinergiques en provenance de l’organe sous-fornical activent la production et la libération d’aldostérone, qui active à son tour des neurones magnocellulaires de neurosécrétion adjacents qui sont logés dans le noyau supraoptique et le noyau paraventriculaire. La libération accrue d’ouabaïne qui s’ensuit réduit le potentiel transmembranaire, surtout celui des neurones parvocellulaires présents dans le noyau paraventriculaire, ce qui aurait pour effet de sensibiliser ces neurones à des phénomènes comme une stimulation du récepteur AT1 menant à une activation persistante des voies descendantes.

Les activités suivantes serviront à vérifier ce concept :

• évaluation de l’expression génique des voies de biosynthèse putatives des stéroïdes qui correspondent à l’aldostérone et à l’ouabaïne dans le noyau prosencéphalique, par l’application d’une méthode liée au gène candidat ainsi que d’analyses par microréseaux pour une expression génique générale, non biaisée, avec et sans mécanismes particuliers;
• évaluation de connexions fonctionnelles, dont la lésion chimique de noyaux donnés en vue d’évaluer l’effet chronique de cette population de neurones et la micro-injection de bloquants particuliers en vue de déterminer les mécanismes propres à certains noyaux.

Hyperactivité sympathique, remodelage et dysfonction cardiaques après un IM

En ce qui concerne les mécanismes périphériques qui assurent la médiation des effets du SNC sur le cœur après un IM, il est probable que les effets cardiaques des blocages centraux dépendent des mesures de prévention d’une hausse de l’activité sympathique cardiaque et des effets cardiaques qui y sont associés, tant directs qu’indirects, entraînés par une stimulation du SRAA cardiaque. Cependant, chez les rats qui ont subi un IM, un traitement par des bêtabloquants non sélectifs n’aura eu que des effets minimaux sur le remodelage et la dysfonction du VG, tandis que les bêta1-bloquants entraînent certains bienfaits.

Des différences quant à la perte de cardiomyocytes des suites d’une apoptose pourraient en partie expliquer ce phénomène. Le SRAA (par l’entremise des récepteurs AT1 et de la régurgitation mitrale) induirait l’apoptose des cardiomyocytes; la stimulation des récepteurs bêta1 aurait ce même effet inducteur, tandis que la stimulation des récepteurs bêta2 et alpha1 serait inhibitrice. Il est bien établi que le myocarde non infarci subit une perte graduelle des myocytes après un IM attribuable à l’apoptose, ce qui entraîne une hypertrophie des myocytes restants et une réduction progressive de la fonction systolique du VG.

Nous émettons l’hypothèse selon laquelle des blocages au niveau central constituent la stratégie la plus efficace pour prévenir l’inflammation et l’apoptose et, par conséquent, le maintien de la fonction systolique du VG après un IM, et que ces blocages sont nettement plus efficaces qu’un blocage systémique des récepteurs bêta1.

Les stratégies suivantes serviront à vérifier ces concepts :

• évaluation des effets des blocages au niveau central après un IM;
• comparaison des effets des blocages au niveau central avec ceux d’un blocage systémique des récepteurs bêta1 après un IM.

Exclusive à notre groupe, cette double stratégie est essentielle à une meilleure compréhension de la pathophysiologie et à l’application de ces nouveaux concepts dans la recherche de pistes d’interventions post-IM axées sur le mécanisme en vue de prévenir la perte de myocytes et d’assurer le maintien de la fonction ventriculaire.

Personnel :

Roselyn White, gestionnaire de laboratoire

Li Bi, technicienne de recherche

Monir Ahmad, M.D., associé de recherche

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Bases génétiques de l’hypertension dite « sensible au sel » chez l’humain

Chercheurs principaux : Frédérique Tesson, Frans Leenen
Collaborateur : Alex Stewart
Financement : Instituts de recherche en santé du Canada

Dans la population générale, un apport élevé en sel provoque une élévation de la tension artérielle (TA) à court terme et favorise l’élévation de la TA avec l’âge. La réponse de la TA au sel est habituellement attribuable à deux phénotypes extrêmes, soit la sensibilité au sel (SS) et la résistance au sel (RS), et à un phénotype intermédiaire. Une impressionnante proportion de 50 % des patients hypertendus présentent une SS dans les études à court terme, comparativement à seulement ~10 % dans la population normotendue.

Malgré les nombreuses études de corrélations et d’associations sur les gènes candidats pour la TA elle-même ou la réponse de la TA au sel, le réseau génétique responsable de la variation de la TA demeure un mystère. À ce jour, on ignore encore à quels gènes attribuer la résistance au sel. Les études d’explorations pangénomiques présentent une limitation majeure : peu s’attardent à la fois au phénotype et au génotype. Dans la quasi-totalité des études, seules les valeurs de la TA mesurées en cabinet ont été utilisées. Celles-ci affichaient une variabilité marquée qui pouvait facilement mener à une surreprésentation diagnostique (« syndrome de la blouse blanche ») ou à une sous-représentation (« hypertension masquée »). Les explorations pangénomiques ont jusqu’à maintenant été réalisées à l’aide de marqueurs très espacés, qui omettent des variations dans des segments chromosomiques intermédiaires.

Pour repousser les limites antérieures, nous proposons d’utiliser le réseau Affymetrix, composé de 1,8 million de marqueurs génétiques, une population de sujets de race blanche qui présentent des antécédents familiaux d’hypertension précoce et qui a fait l’objet d’un phénotypage minutieux de la réponse de la TA au sel, et le génotypage grande capacité rendu possible par le Centre canadien de génétique cardiovasculaire de l’Institut de cardiologie. Nous émettons l’hypothèse qu’il serait possible d’identifier les gènes qui prédisposent aux élévations de la TA induites par le sel grâce à une exploration génomique de forte densité chez une vaste population d’hommes et de femmes qui présentent une hypertension précoce et des antécédents familiaux d’hypertension, et stratifiés en fonction de la réponse de la TA au sel observée durant une surveillance de la TA ambulatoire sur 24 heures.

L’étude devant vérifier ces hypothèses compte six volets :

Population de la phase I

• établir le phénotype de la réponse de la TA au sel d’une population d’hommes et de femmes de race blanche composée de 510 sujets à partir de la surveillance de la TA ambulatoire sur 24 heures;
• réaliser une première étude d’associations pangénomiques pour PNS (polymorphisme d’un nucléotide simple) et VNC (variation du nombre de copies) à l’aide de microréseaux à forte densité en vue d’identifier de nouveaux locus chromosomiques de risque de réponse élevée ou de réponse minimale à un apport élevé en sel.

Population de la phase II

• recruter une vaste population prospective et indépendante de 1 500 sujets dont la TA élevée est confirmée par une surveillance de la TA ambulatoire sur 24 heures ainsi qu’une population témoin de 1 500 sujets normotendus appariés quant au sexe et à l’âge, et en établir le phénotype;
• génotypage des locus chromosomiques associés à une hypertension sensible au sel dans le volet 2 auprès d’une population indépendante de 1 500 sujets du groupe hypertendu et de 1 500 sujets du groupe témoin;
• génotypage plus approfondi des locus dont l’association à l’hypertension a été confirmée dans le volet 4 à l’aide de PNS additionnels adjacents et adaptés en vue d’identifier les gènes candidats et de mesurer l’influence des combinaisons d’allèles;
• caractériser le rôle potentiel des variantes associées.

Pour évaluer, au sein de la population de la phase I, la sensibilité de la TA au sel, on transmet aux sujets des directives qui visent la réduction jusqu’à ~100 mmol/jour de leur apport en sel durant une période de présélection de 2 semaines. Après 6 semaines d’observation de cette diète restrictive en sodium et après répartition aléatoire, ils reçoivent, des capsules de sel (200 mmol/jour) durant la première ou la deuxième période de 3 semaines. À la fin de chaque période, l’excrétion de sodium dans l’urine et la TA ambulatoire (TAA) sont mesurées sur 24 heures. Dans la population de la phase II, les sujets ne sont étudiés qu’une seule fois pour mesurer l’excrétion urinaire de sodium et la TAA sur 24 heures (sans traitement depuis 2 semaines).

Du point de vue de la santé publique, la stratégie visant la réduction de la quantité de sel ajoutée aux aliments est d’un grand intérêt. D’un point de vue individuel, les répercussions d’un apport élevé en sel sur le système cardiovasculaire varient de minimales à extrêmes et semblent en très grande partie déterminées par la génétique. S’il est difficile de démontrer l’ampleur de ces répercussions en milieu clinique, un diagnostic génétique serait idéal pour conseiller à une personne en particulier les ajustements à apporter à son mode de vie. Mais la réalisation d’études comportant une évaluation méticuleuse du phénotype et des génotypes est essentielle à l’atteinte de cet objectif.

Personnel :

Chelsea Kingsbury, coordonnatrice de recherche

Natalie McInnis, gestionnaire de projet

Roselyn White, gestionnaire de laboratoire

Tracey Jackson, technicienne de laboratoire

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Blocage du SAR et activité sympathique chez l’humain après un IM

Chercheur principal : Frans Leenen
Collaborateurs : Marcel Ruzicka, Ross Davies, Kathryn Ascah, Michel Le May
Financement : Fondation des maladies du cœur de l’Ontario

Après un IM, plusieurs mécanismes sont susceptibles d’activer les voies du SNC qui font intervenir le SRAA cérébral, ce qui provoque l’activation de mécanismes périphériques comme l’activité sympathique, les cytokines et le SRAA cardiaque. Un blocage du SRAA cérébral au niveau de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA) ou du récepteur AT1 est d’une même efficacité pour prévenir l’activation de ces mécanismes périphériques après un IM. À cause d’une variété d’actions directes et indirectes, l’hyperactivité sympathique constitue un déterminant majeur d’un résultat cardiovasculaire néfaste. Chez les patients, une hyperactivité sympathique apparaît après un IM malgré un traitement par un inhibiteur de l’ECA (Graham et coll., 2002; 2004; Notarius et coll., 2007). Chez le rat, l’administration de doses normales d’inhibiteurs de SAR lipophiles à forte affinité se révèle plus efficace que celle d’inhibiteurs hydrophiles à faible affinité pour traverser la barrière sang-cerveau et procéder à un blocage au niveau du cerveau.

Selon notre hypothèse, un blocage du SAR à base d’inhibiteurs lipophiles à forte affinité serait plus efficace chez les patients qui ont subi un IM qu’un blocage à base d’inhibiteurs hydrophiles à faible affinité pour prévenir les hausses d’activité sympathique, lors de l’administration de doses normales. Le lisinopril et le losartan sont des inhibiteurs hydrophiles, alors que le trandolapril et le telmisartan sont des inhibiteurs lipophiles.

Méthodologie : Des patients qui ont subi un IM feront l’objet d’une répartition aléatoire pour recevoir du lisinopril ou du trandolapril. Après trois mois et pour une période de suivi de trois mois additionnels, le losartan sera ajouté au lisinopril, et le telmisartan, au trandolapril. Nous préconisons cette formule combinatoire parce qu’elle est actuellement la plus intéressante sur le plan clinique et parce que les deux stratégies thérapeutiques sont susceptibles d’afficher des différences plus marquées quant aux effets centraux que ne le feraient de fortes doses de chacun des deux inhibiteurs de l’ECA pour lesquels les différences quant aux effets centraux s’amenuisent, du moins chez le rat.

Des patients âgés de moins de 80 ans et admis pour un IM aigu et des anomalies du mouvement des parois persistantes liées à un IM de 3 à 6 jours après une thrombolyse ou une ICP seront répartis de façon aléatoire pour recevoir durant 3 mois des doses de trandolapril ou de lisinopril qui seront ajustées pour atteindre jusqu’à 4 mg ou 40 mg par jour, respectivement. Après cette période, des doses de losartan ou de telmisartan seront ajoutées et ajustées pour atteindre 50 mg, 2 fois par jour, ou 40 mg, 2 fois par jour, respectivement, durant 3 mois additionnels. Chaque groupe comptera 50 patients.

Avant la répartition aléatoire, les patients subiront une échocardiographie bidimensionnelle en vue d’évaluer leur admissibilité de même que les dimensions et la fonction générale du VG. Après trois mois (à la fin de la monothérapie par un inhibiteur de l’ECA) et six mois de traitement (à la fin du traitement d’association), ils seront également soumis à une évaluation de l’activité nerveuse du muscle sympathique (ANMS) et à un prélèvement sanguin en vue de mesurer les concentrations de catécholamines plasmatiques, des composantes du SRAA sanguin, du PNC et des cytokines.

L’ANMS absolue après trois mois de monothérapie suivie d’une modification de l’ANMS après six mois de traitement d’association constitue le paramètre principal d’évaluation. Les paramètres secondaires d’évaluation sont composés d’un ensemble de paramètres cliniques qui concourent aux résultats cardiovasculaires néfastes ou en témoignent (c.-à-d. des marqueurs).
Nous prévoyons que le blocage lipophile du SAR se révélera plus efficace que le blocage hydrophile du SAR pour réduire l’hyperactivité sympathique et pour inhiber les hausses de concentrations de cytokines plasmatiques, le cycle de renouvellement de la matrice extracellulaire cardiaque et, peut-être, les concentrations plasmatiques de PNC et d’aldostérone. Après six mois, les changements observés dans les dimensions du VG et de la fraction d’éjection seront peut-être trop modestes pour établir une différence entre les deux stratégies thérapeutiques.

Personnel :

Natalie McInnis, gestionnaire de projet

Lisa Mouchet, coordonnatrice de recherche

Roselyn White, gestionnaire de laboratoire

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