Investigation of anti-angiogenic effects of 3,4 dihydroxyphenyl ethanol in macular degeneration

Age Related Macular Degeneration (AMD) is the most common cause of vision loss among the elderly in developed countries. It occurs primarily in individuals over the age of 50. Currently, 1.75 million people in the US suffer from the advanced form of AMD. AMD is characterised as an abnormality of retinal pigment epithelium (RPE) and/or choroid leading to photoreceptor degeneration of central retina (macula). There are two forms of AMD: Dry AMD (characterized by the build-up of drusen between the choroid and RPE layer resulting in RPE and photoreceptor cell death) and Wet AMD (characterized by abnormal blood vessel growth from the choroid into the retinal pigment epithelium). Current pharmacotherapies in AMD include anti-angiogenics (anti-VEGF) such as Macugen, Avastin, and Lucentis. Thus current research is focusing on trying to form combination therapies (such as anti-VEGF and other agents) to achieve better clinical efficacy. We will be investigating the compound 3,4 dihydroxyphenyl ethanol (DPE), which is a polyphenol present in virgin olive oil known to have antioxidant, anti-angiogenic, anti-inflammatory, and antithrombotic properties. Previous studies have investigated DPE and its ability to prevent cardiovascular diseases and treat different types of cancer. We believe that DPE can reduce angiogenic signalling in the macula. Our objective is to assess the potential utility of DPE as a therapeutic agent in combination with anti-VEGF drugs. ARPE-19 cells were treated with 0.25 mg/ml bevacizumab to study the effects of bevacizumab on the secretion of pro-angiogenic cytokines. The cells were then treated with 100M DPE for 24 hours in culture in both normoxic and CoCl₂-simulated hypoxic conditions. RPE cells were also treated with the combination of DPE and bevacizumab in order to determine the effectiveness of the combination therapy on RPE cells. Media was then harvested after 24 hours for sandwich ELISA-based angiogenesis arrays. The secretion of the following 10 pro-angiogenic cytokines was measured: Angiogenin, ANG-2, EGF, bFGF, HB-EGF, PDGF-BB, Leptin, PlGF, HGF, and VEGF-A. The secretion of three (Angiogenin, ANG-2, and EGF) was increased following treatment with bevacizumab, however only Angiogenin was significant. Angiogenin and VEGF-A were secreted under normoxia, and significantly increased under CoCl₂-simulated hypoxia, whereas ANG-2, HB-EGF, and PlGF were increased under hypoxia. Following treatment with DPE, levels of Angiogenin and VEGF-A were significantly reduced under normoxia, whereas secretion of all 5 secreted cytokines were significantly decreased under hypoxia. The combination of DPE and bevacizumab significantly reduced the secretion of Angiogenin under both normoxic and hypoxic conditions compared to bevacizumab alone. Considering the implications of angiogenesis in AMD, these studies could provide the framework for future studies to further investigate a potential therapeutic role for DPE. DPE may reduce the secretion of pro-angiogenic cytokines, such as Angiogenin, that are up-regulated following treatment with bevacizumab as a possible compensatory mechanism. Therefore, the combination of DPE and bevacizumab may represent a valuable therapeutic option for the wet form of AMD.La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) est la cause la plus fréquente de la perte de la vision chez les personnes âgées dans les pays développés. Il survient principalement chez les personnes âgées de plus de 50 ans. Actuellement, 1,75 millions de personnes aux États-Unis souffrent de la forme avancée de la DMLA. La DMLA se caractérise par une anomalie de l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) et / ou de la choroïde, conduisant à la dégénérescence des photorécepteurs de la rétine centrale (macula). Il existe deux formes de DMLA: la DMLA de type sèche (caractérisée par l'accumulation de petites taches blanches sous la rétine (drusen) entre la choroïde et l'EPR résultant en la mort des cellules photoréceptrices) et la DMLA de type humide (caractérisée par une croissance anormale de néovaisseaux choroïdiens (NVC) sous l'épithélium pigmentaire de la rétine). Les pharmacothérapies actuelles pour traiter la DMLA comprennent les anti-angiogéniques (anti-VEGF), tels que Macugen, Avastin et Lucentis. Ainsi la recherche actuelle se concentre à essayer de former des combinaisons thérapeutiques (tels que des agents anti-VEGF et d'autres) pour parvenir à une meilleure efficacité clinique. Nous examinerons le 3,4 dihydroxyphenyl ethanol (DPE), qui est un polyphénol présent dans l'huile d'olive vierge connu pour avoir des propriétés antioxydantes, anti-angiogéniques, anti-inflammatoire, et des propriétés antithrombotiques. Des études antérieures sur le DPE ont démontré sa capacité à prévenir les maladies cardio-vasculaires et traiter les différents types de cancer. Nous croyons que le DPE peut réduire la signalisation angiogénique dans la macula. Notre objectif est d'évaluer la potentielle utilité de DPE comme agent thérapeutique en combinaison avec des médicaments anti-VEGF. Les cellules ARPE-19 ont été traitées avec 0,25 mg/ml de bevacizumab pour étudier les effets du bevacizumab sur la sécrétion de cytokines pro-angiogéniques. Ces cellules ont ensuite été traitées avec 100µM de DPE en culture pendant 24 heures à la fois dans des conditions normoxiques et des conditions simulé hypoxiques (CoCl₂). Les cellules de l'EPR ont également été traitées avec la combinaison de DPE et de bevacizumab en vue de déterminer l'efficacité de la thérapie avec cette combinaison sur les cellules de l'EPR. Le milieu de culture a ensuite été récolté après 24 heures pour proceder au sandwich ELISA pour tester l'angiogenèse. La sécrétion des 10 suivants cytokines pro-angiogéniques a été mesurée: Angiogenin, ANG-2, EGF, bFGF, HB-EGF, PDGF-BB, Leptin, PlGF, HGF, and VEGF-A. La sécrétion de trois d'entre eux (Angiogenin, ANG-2, et EGF) a été augmentée à la suite du traitement par bevacizumab, mais seulement celle de l'Angiogenin a été significative. L'Angiogenin et le VEGF-A ont été sécrétés sous normoxie, et ont considérablement augmenté en vertu de l'hypoxie simulée par CoCl₂, alors que le ANG-2, le HB-EGF et le PlGF ont été augmentée en vertu de l'hypoxie. Après le traitement avec DPE, les niveaux de Angiogenin et le VEGF-A ont été considérablement réduits en normoxie, tandis que la sécrétion de toutes les 5 cytokines sécrétées a été significativement diminuée sous l'hypoxie. La combinaison de la DPE et du bevacizumab a considérablement réduit la sécrétion de l'Angiogenin dans des conditions à la fois normoxiques et hypoxiques en comparaison avec le bevacizumab utilisé seul. Considérant les implications de l'angiogenèse dans la DMLA, ces études pourraient servir de base pour de futures études pour pousuivre les recherches sur le rôle thérapeutique potentiel du DPE. Le DPE peut réduire la sécrétion de cytokines pro-angiogéniques, comme celle de l'Angiogenin, qui augmentent après un traitement par le bevacizumab comme un possible mécanisme compensatoire. Par conséquent, la combinaison du DPE et du bevacizumab peut représenter une option thérapeutique valable pour la forme humide de la DMLA