Frontiers in Immunology (Nov 2020)
Association Between Nitric Oxide, Oxidative Stress, Eryptosis, Red Blood Cell Microparticles, and Vascular Function in Sickle Cell Anemia
- Elie Nader,
- Elie Nader,
- Marc Romana,
- Marc Romana,
- Marc Romana,
- Nicolas Guillot,
- Romain Fort,
- Romain Fort,
- Romain Fort,
- Emeric Stauffer,
- Emeric Stauffer,
- Emeric Stauffer,
- Nathalie Lemonne,
- Yohann Garnier,
- Yohann Garnier,
- Yohann Garnier,
- Sarah Chambers Skinner,
- Sarah Chambers Skinner,
- Maryse Etienne-Julan,
- Mélanie Robert,
- Alexandra Gauthier,
- Alexandra Gauthier,
- Giovanna Cannas,
- Giovanna Cannas,
- Sophie Antoine-Jonville,
- Benoît Tressières,
- Marie-Dominique Hardy-Dessources,
- Marie-Dominique Hardy-Dessources,
- Marie-Dominique Hardy-Dessources,
- Yves Bertrand,
- Cyril Martin,
- Cyril Martin,
- Céline Renoux,
- Céline Renoux,
- Céline Renoux,
- Philippe Joly,
- Philippe Joly,
- Philippe Joly,
- Marijke Grau,
- Philippe Connes,
- Philippe Connes,
- Philippe Connes
Affiliations
- Elie Nader
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Elie Nader
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Marc Romana
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Marc Romana
- Université des Antilles, Pointe-à-Pitre, France
- Marc Romana
- Université de Paris, Paris, France
- Nicolas Guillot
- Laboratoire Carmen Inserm, Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Villeurbanne, France
- Romain Fort
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Romain Fort
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Romain Fort
- Département de Médecine Interne, Hôpital Edouard Herriot, Hospices Civils de Lyon, Lyon, France
- Emeric Stauffer
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Emeric Stauffer
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Emeric Stauffer
- Centre de Médecine du Sommeil et des Maladies Respiratoires, Hospices Civils de Lyon, Hôpital de la Croix Rousse, Lyon, France
- Nathalie Lemonne
- Unité Transversale de la Drépanocytose, Hôpital de Pointe-á-Pitre, Hôpital Ricou, Guadeloupe, France
- Yohann Garnier
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Yohann Garnier
- Université des Antilles, Pointe-à-Pitre, France
- Yohann Garnier
- Université de Paris, Paris, France
- Sarah Chambers Skinner
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Sarah Chambers Skinner
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Maryse Etienne-Julan
- Unité Transversale de la Drépanocytose, Hôpital de Pointe-á-Pitre, Hôpital Ricou, Guadeloupe, France
- Mélanie Robert
- Erytech Pharma, Lyon, France
- Alexandra Gauthier
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Alexandra Gauthier
- 0Institut d’Hématologie et d’Oncologie Pédiatrique, Hospices Civils de Lyon, Lyon, France
- Giovanna Cannas
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Giovanna Cannas
- Département de Médecine Interne, Hôpital Edouard Herriot, Hospices Civils de Lyon, Lyon, France
- Sophie Antoine-Jonville
- Université des Antilles, Pointe-à-Pitre, France
- Benoît Tressières
- 1Centre Investigation Clinique Antilles Guyane, 1424 Inserm, Academic Hospital of Pointe-á-Pitre, Pointe-á-Pitre, Guadeloupe, France
- Marie-Dominique Hardy-Dessources
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Marie-Dominique Hardy-Dessources
- Université des Antilles, Pointe-à-Pitre, France
- Marie-Dominique Hardy-Dessources
- Université de Paris, Paris, France
- Yves Bertrand
- 0Institut d’Hématologie et d’Oncologie Pédiatrique, Hospices Civils de Lyon, Lyon, France
- Cyril Martin
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Cyril Martin
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Céline Renoux
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Céline Renoux
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Céline Renoux
- 2Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, UF de Biochimie des Pathologies érythrocytaires, Centre de Biologie et de Pathologie Est, Hospices Civils de Lyon, Lyon, France
- Philippe Joly
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Philippe Joly
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Philippe Joly
- 2Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, UF de Biochimie des Pathologies érythrocytaires, Centre de Biologie et de Pathologie Est, Hospices Civils de Lyon, Lyon, France
- Marijke Grau
- 3Molecular and Cellular Sport Medicine, Deutsche Sporthochschule Köln, Köln, Germany
- Philippe Connes
- Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) EA7424, Team « Vascular Biology and Red Blood Cell », Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, Lyon, France
- Philippe Connes
- Laboratoire d’Excellence du Globule Rouge (Labex GR-Ex), PRES Sorbonne, Paris, France
- Philippe Connes
- 4Institut Universitaire de France, Paris, France
- DOI
- https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.551441
- Journal volume & issue
-
Vol. 11
Abstract
Chronic hemolysis, enhanced oxidative stress, and decreased nitric oxide (NO) bioavailability promote vasculopathy in sickle cell anemia (SCA). Oxidative stress and NO are known to modulate eryptosis in healthy red blood cells (RBCs); however, their role in SCA eryptosis and their impact on the genesis of RBC-derived microparticles (RBC-MPs) remains poorly described. RBC-MPs could play a role in vascular dysfunction in SCA. The aims of this study were to evaluate the roles of oxidative stress and NO in eryptosis and RBC-MPs release, and to determine whether RBC-MPs could be involved in vascular dysfunction in SCA. Markers of eryptosis and oxidative stress, plasma RBC-MPs concentration and arterial stiffness were compared between SCA and healthy (AA) individuals. In-vitro experiments were performed to test: 1) the effects of oxidative stress (antioxidant: n-acetylcysteine (NAC); pro-oxidant: cumene hydroperoxide) and NO (NO donor: sodium nitroprusside (SNP); NO-synthase inhibitor (L-NIO)) on eryptosis, RBC deformability and RBC-MP genesis; 2) the effects of SCA/AA-RBC-MPs on human aortic endothelial cell (HAEC) inflammatory phenotype and TLR4 pathway. Eryptosis, RBC-MPs, oxidative stress and arterial stiffness were increased in SCA. NAC increased RBC deformability and decreased eryptosis and RBC-MPs release, while cumene did the opposite. SNP increased RBC deformability and limited eryptosis, but had no effect on RBC-MPs. L-NIO did not affect these parameters. Arterial stiffness was correlated with RBC-MPs concentration in SCA. RBC-MPs isolated directly from SCA blood increased adhesion molecules expression and the production of cytokines by HAEC compared to those isolated from AA blood. TLR4 inhibition alleviated these effects. Our data show that oxidative stress could promote eryptosis and the release of RBC-MPs that are potentially involved in macrovascular dysfunction in SCA.
Keywords
- sickle cell anemia
- eryptosis
- red blood cell microparticles
- vascular dysfunction
- endothelial cells
- TLR4