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Characterization of Kcnk3 -Mutated Rat, a Novel Model of Pulmonary Hypertension

Authors :
Thomas Bertero
Catherine Rucker-Martin
David Montani
Laurent Tesson
Marc Humbert
Fabrice Antigny
Frédéric Perros
Séverine Remy
Véronique Capuano
Barbara Girerd
Ignacio Anegon
Boris Manoury
Christine Péchoux
Olaf Mercier
Mélanie Lambert
Valérie Domergue
Morad K. Nakhleh
Aurélie Hautefort
Angèle Boet
Centre chirurgical Marie Lannelongue
Université Paris-Sud - Paris 11 - Faculté de médecine (UP11 UFR Médecine)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Centre de Recherche en Transplantation et Immunologie (U1064 Inserm - CRTI)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Nantes - UFR de Médecine et des Techniques Médicales (UFR MEDECINE)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)
Biologie et physiopathologie cutanées : expression génique, signalisation et thérapie
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-IFR50-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Unité de recherche génomique et physiologie de la lactation (GPL)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Hypertension arterielle pulmonaire physiopathologie et innovation thérapeutique
Centre chirurgical Marie Lannelongue-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Détoxication et réparation tissulaire
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Centre Chirurgical Marie Lannelongue (CCML)
ANR-18-CE14-0025,MatriPHate,Comprendre la dynamique de la niche vasculaire dans l'hypertension pulmonaire.(2018)
Université Paris-Sud 11 - Faculté de médecine (UP11 UFR Médecine)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-IFR50-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université Côte d'Azur (UCA)
Génomique et Physiologie de la Lactation (GPL)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-IFR140-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
ANR-18-CE14-0025,MATRIPHATE,UNDERSTANDING THE DYNAMIC OF THE VASCULAR NICHE IN PULMONARY HYPERTENSION (PH). MATRIX REPROGRAMMING FORCES PH.(2018)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
Centre Chirurgical Marie Lannelongue (CCML)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université Paris-Saclay
Hôpital Bicêtre
Adhésion et Inflammation (LAI)
Aix Marseille Université (AMU)-Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (APHM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de Recherche en Transplantation et Immunologie - Center for Research in Transplantation and Translational Immunology (U1064 Inserm - CR2TI)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Nantes Université - UFR de Médecine et des Techniques Médicales (Nantes Univ - UFR MEDECINE)
Nantes Université - pôle Santé
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Santé
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)
Transgenic Rats and Immunophenomics Platform
Partenaires INRAE
Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (IPMC)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Génétique Animale et Biologie Intégrative (GABI)
AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Signalisation et physiopathologie cardiovasculaire (CARPAT)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris-Saclay
Ingénierie et Plateformes au Service de l'Innovation Thérapeutique (IPSIT)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Universitaire de Cardiologie et de Pneumologie de Québec (IUCPQ)
Université Laval [Québec] (ULaval)
Fondation du Souffle et Fonds de Dotation Recherche en Sante Respiratoire from the Fondation Lefoulon-Delalande
Fondation Legs Poix
Therapeutic Innovation Doctoral SchoolED569
ANR-18-CE14-0023,KAPAH,KCNK3 une nouvelle cible thérapeutique dans l'hypertension artérielle pulmonaire(2018)
Bertero, Thomas
APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Comprendre la dynamique de la niche vasculaire dans l'hypertension pulmonaire. - - MatriPHate2018 - ANR-18-CE14-0025 - AAPG2018 - VALID
Antigny, Fabrice
APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - KCNK3 une nouvelle cible thérapeutique dans l'hypertension artérielle pulmonaire - - KAPAH2018 - ANR-18-CE14-0023 - AAPG2018 - VALID
Source :
Circulation Research, Circulation Research, American Heart Association, 2019, 125 (7), pp.678-695. ⟨10.1161/CIRCRESAHA.119.314793⟩, Circulation Research, 2019, 125 (7), pp.678-695. ⟨10.1161/CIRCRESAHA.119.314793⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

Rationale: Pulmonary arterial hypertension is a severe lethal cardiopulmonary disease. Loss of function mutations in KCNK3 (potassium channel subfamily K member 3) gene, which encodes an outward rectifier K + channel, have been identified in pulmonary arterial hypertension patients. Objective: We have demonstrated that KCNK3 dysfunction is common to heritable and nonheritable pulmonary arterial hypertension and to experimental pulmonary hypertension (PH). Finally, KCNK3 is not functional in mouse pulmonary vasculature. Methods and Results: Using CRISPR/Cas9 technology, we generated a 94 bp out of frame deletion in exon 1 of Kcnk3 gene and characterized these rats at the electrophysiological, echocardiographic, hemodynamic, morphological, cellular, and molecular levels to decipher the cellular mechanisms associated with loss of KCNK3. Using patch-clamp technique, we validated our transgenic strategy by demonstrating the absence of KCNK3 current in freshly isolated pulmonary arterial smooth muscle cells from Kcnk3 -mutated rats. At 4 months of age, echocardiographic parameters revealed shortening of the pulmonary artery acceleration time associated with elevation of the right ventricular systolic pressure. Kcnk3 -mutated rats developed more severe PH than wild-type rats after monocrotaline exposure or chronic hypoxia exposure. Kcnk3 -mutation induced a lung distal neomuscularization and perivascular extracellular matrix activation. Lungs of Kcnk3 -mutated rats were characterized by overactivation of ERK1/2 (extracellular signal–regulated kinase1-/2), AKT (protein kinase B), SRC, and overexpression of HIF1-α (hypoxia-inducible factor-1 α), survivin, and VWF (Von Willebrand factor). Linked with plasma membrane depolarization, reduced endothelial-NOS expression and desensitization of endothelial-derived hyperpolarizing factor, Kcnk3 -mutated rats presented predisposition to vasoconstriction of pulmonary arteries and a severe loss of sildenafil-induced pulmonary arteries relaxation. Moreover, we showed strong alteration of right ventricular cardiomyocyte excitability. Finally, Kcnk3 -mutated rats developed age-dependent PH associated with low serum-albumin concentration. Conclusions: We established the first Kcnk3 -mutated rat model of PH. Our results confirm that KCNK3 loss of function is a key event in pulmonary arterial hypertension pathogenesis. This model presents new opportunities for understanding the initiating mechanisms of PH and testing biologically relevant therapeutic molecules in the context of PH.

Details

Language :
English
ISSN :
00097330 and 15244571
Database :
OpenAIRE
Journal :
Circulation Research, Circulation Research, American Heart Association, 2019, 125 (7), pp.678-695. ⟨10.1161/CIRCRESAHA.119.314793⟩, Circulation Research, 2019, 125 (7), pp.678-695. ⟨10.1161/CIRCRESAHA.119.314793⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bb2e5a85d626ceb4ed23c4529ed9583c