Transient Receptor Potential Vanilloid 4 Ion Channel Functions as a Pruriceptor in Epidermal Keratinocytes to Evoke Histaminergic Itch.

TRPV4 ion channels function in epidermal keratinocytes and in innervating sensory neurons; however, the contribution of the channel in either cell to neurosensory function remains to be elucidated. We recently reported TRPV4 as a critical component of the keratinocyte machinery that responds to ultraviolet B (UVB) and functions critically to convert the keratinocyte into a pain-generator cell after excess UVB exposure. One key mechanism in keratinocytes was increased expression and secretion of endothelin-1, which is also a known pruritogen. Here we address the question of whether TRPV4 in skin keratinocytes functions in itch, as a particular form of "forefront" signaling in non-neural cells. Our results support this novel concept based on attenuated scratching behavior in response to histaminergic (histamine, compound 48/80, endothelin-1), not non-histaminergic (chloroquine) pruritogens in Trpv4 keratinocyte-specific and inducible knock-out mice. We demonstrate that keratinocytes rely on TRPV4 for calcium influx in response to histaminergic pruritogens. TRPV4 activation in keratinocytes evokes phosphorylation of mitogen-activated protein kinase, ERK, for histaminergic pruritogens. This finding is relevant because we observed robust anti-pruritic effects with topical applications of selective inhibitors for TRPV4 and also for MEK, the kinase upstream of ERK, suggesting that calcium influx via TRPV4 in keratinocytes leads to ERK-phosphorylation, which in turn rapidly converts the keratinocyte into an organismal itch-generator cell. In support of this concept we found that scratching behavior, evoked by direct intradermal activation of TRPV4, was critically dependent on TRPV4 expression in keratinocytes. Thus, TRPV4 functions as a pruriceptor-TRP in skin keratinocytes in histaminergic itch, a novel basic concept with translational-medical relevance.

Comparaison de l’ubiquitylation de différentes protéines à domaine SH3 impliquées dans l’endocytose suite à leur interaction avec la ligase de l’ubiquitine Itch

Itch est la seule ligase de l'ubiquitine de type C2-WW-HECT capable d'interagir avec les protéines à domaine SH3. Ce domaine est particulièrement représenté parmi les protéines régulatrices de l'endocytose. Les travaux présentés ici visaient à examiner la capacité d'Itch à interagir avec plusieurs protéines endocytiques. Nous avons utilisé la technique du BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) pour examiner quelques protéines candidates. Nous avons ensuite confirmé les résultats obtenus par BRET avec des tests d'interaction in vitro, puis déterminé la capacité d'Itch à ubiquityler les protéines liées via leurs domaines SH3. Nous avons ainsi découvert deux nouveaux partenaires d'interaction et substrats d'Itch parmi les protéines endocytiques, amphyphisine et pacsine. De plus, Itch interagit avec les domaines SH3 isolés d'intersectine, mais pas avec la protéine complète, suggérant que cette dernière n'est pas un substrat d'Itch. Itch est donc bien positionnée pour exercer un rôle régulateur de l'endocytose en ubiquitylant ses substrats.

Régulation et rôle de la ligase de l'ubiquitine Itch dans la signalisation cellulaire

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Importance de la phosphorylation de la ligase Itch dans la reconnaissance et l'ubiquitylation des protéines à domaine SH3

Itch est une ligase de l’ubiquitine impliquée dans la reconnaissance et la dégradation des protéines par le protéasome. Itch contient trois sites phosphorylés par JNK et il a été démontré que la phosphorylation de ces résidus est nécessaire pour que Itch puisse reconnaître et ubiquityler les protéines c-Jun et JunB. Ces sites de phosphorylation se retrouvent dans le domaine PRD responsable des interactions de Itch avec les protéines à domaine SH3. Si la phosphorylation de Itch par JNK est importante pour réguler son activité avec c-Jun et JunB, on connaît peu de choses sur les interactions de Itch avec les protéines à domaine SH3 ainsi que l’implication de la phosphorylation dans leur régulation. Nous avons donc créé des mutants de Itch par mutagenèse dirigée où les sites de phosphorylation étaient remplacés par des alanines (mutant non phosphorylable) et où l’un des trois sites était remplacé par un acide aspartique (mutant constitutivement phosphorylé). Ces mutants sont utilisés dans des tests d’interaction et d’ubiquitylation, dans le but de déterminer l’impact de la phosphorylation de Itch dans la reconnaissance et l’ubiquitylation des protéines SH3. Nos résultats montrent que, contrairement au modèle proposé, la phosphorylation de Itch n’est pas essentielle à l’interaction de Itch avec l’endophiline, mais la phosphorylation de Itch module l’ubiquitylation ainsi que la dégradation de l’endophiline. La régulation de l’interaction de Itch avec ses substrats est donc différente selon le substrat.

The TGR5 receptor mediates bile acid-induced itch and analgesia

Patients with cholestatic disease exhibit pruritus and analgesia, but the mechanisms underlying these symptoms are unknown. We report that bile acids, which are elevated in the circulation and tissues during cholestasis, cause itch and analgesia by activating the GPCR TGR5. TGR5 was detected in peptidergic neurons of mouse dorsal root ganglia and spinal cord that transmit itch and pain, and in dermal macrophages that contain opioids. Bile acids and a TGR5-selective agonist induced hyperexcitability of dorsal root ganglia neurons and stimulated the release of the itch and analgesia transmitters gastrin-releasing peptide and leucine-enkephalin. Intradermal injection of bile acids and a TGR5-selective agonist stimulated scratching behavior by gastrin-releasing peptide- and opioid-dependent mechanisms in mice. Scratching was attenuated in Tgr5-KO mice but exacerbated in Tgr5-Tg mice (overexpressing mouse TGR5), which exhibited spontaneous pruritus. Intraplantar and intrathecal injection of bile acids caused analgesia to mechanical stimulation of the paw by an opioid-dependent mechanism. Both peripheral and central mechanisms of analgesia were absent from Tgr5-KO mice. Thus, bile acids activate TGR5 on sensory nerves, stimulating the release of neuropeptides in the spinal cord that transmit itch and analgesia. These mechanisms could contribute to pruritus and painless jaundice that occur during cholestatic liver diseases.

Function of histaminergic retinopetal axons in rat and primate retinas

Mammalian retinas receive input from histaminergic neurons in the posterior hypothalamus. These neurons are most active during the waking state of the animal, but their role in retinal information processing is not known. To determine the function of these retinopetal axons, their targets in the rat and monkey retina were identified. Using antibodies to three histamine receptors, HR1, HR2, and HR3, the immunolabeling was analyzed by confocal and electron microscopy. These experiments showed that mammalian retinas possess histamine receptors. In macaques and baboons, diurnal species, HR3 receptors were found at the apex of ON-bipolar cell dendrites in cone pedicles and rod spherules, sclerad to the other neurotransmitter receptors that have been localized there. In addition, HR1 histamine receptors were localized to large puncta in the inner plexiform layer, a subset of ganglion cells and retinal blood vessels. In rats, a nocturnal species, the localization of histamine receptors in the retina was markedly different. Most HR1 receptors were localized to dopaminergic amacrine cells and on elements in the rod spherule. To determine how histaminergic retinopetal axons contribute to retinal information processing, responses of retinal ganglion cells to histamine were analyzed. The effects of histamine on the maintained and light-evoked activity of retinal ganglion cells were analyzed. In monkeys, histamine and the HR3 agonist, methylhistamine, increased or decreased the maintained activity of most ganglion cells, but a few did not respond. The responses of a subset of ganglion cells to light stimuli were decreased by histamine, a finding suggesting that histaminergic retinopetal axons contribute to light adaptation during the day. In rats, histamine nearly always increased the maintained activity and produced both increases and decreases in the light responses. The effects of histamine on maintained activity of ganglion cells in the rat can be partially attributed to HR1-mediated changes in the activity of dopaminergic amacrine cells, at night. Together, these experiments provide the first indication of the function of retinopetal axons in mammalian retinas. ^

Influence de l'ubiquitylation initiale des substrats SH3 sur leur régulation par la ligase Itch

Ce projet de recherche explore un nouveau mécanisme de régulation de l’activité du domaine HECT de la ligase Itch. Ce domaine est responsable de la polyubiquitylation des protéines impliquant le plus souvent leur dégradation par le protéasome. Itch est une ligase de l’ubiquitine de la famille CWH contenant un domaine HECT catalytique en C-terminal, quatre domaines WW, et un domaine C2 N-terminal qui est important pour sa localisation cellulaire. Les ligases CWH interagissent par leur domaine WW avec leurs ligands. Un mécanisme proposé pour ces ligases est que la première molécule d’ubiquitine liée au substrat active le domaine HECT de manière à former une chaine d’ubiquitine sur le substrat. Itch a une particularité dans la famille CWH, car elle possède un domaine riche en proline qui lui permet d’interagir avec plusieurs protéines à domaine SH3. Dans cette étude, nous avons déterminé l’effet de l’ubiquitylation initiale des protéines SH3 sur l’activité du domaine HECT de la ligase Itch, et sur la régulation de ces substrats.

Influence de l'ubiquitylation initiale des substrats SH3 sur leur régulation par la ligase Itch

Ce projet de recherche explore un nouveau mécanisme de régulation de l’activité du domaine HECT de la ligase Itch. Ce domaine est responsable de la polyubiquitylation des protéines impliquant le plus souvent leur dégradation par le protéasome. Itch est une ligase de l’ubiquitine de la famille CWH contenant un domaine HECT catalytique en C-terminal, quatre domaines WW, et un domaine C2 N-terminal qui est important pour sa localisation cellulaire. Les ligases CWH interagissent par leur domaine WW avec leurs ligands. Un mécanisme proposé pour ces ligases est que la première molécule d’ubiquitine liée au substrat active le domaine HECT de manière à former une chaine d’ubiquitine sur le substrat. Itch a une particularité dans la famille CWH, car elle possède un domaine riche en proline qui lui permet d’interagir avec plusieurs protéines à domaine SH3. Dans cette étude, nous avons déterminé l’effet de l’ubiquitylation initiale des protéines SH3 sur l’activité du domaine HECT de la ligase Itch, et sur la régulation de ces substrats.

Histaminergic modulation in Tourette syndrome

Introduction: Tourette syndrome is a neurodevelopmental disorder characterized by multiple motor tics and at least one vocal/phonic tic. Clinical phenotypes show a wide variability, often incorporating behavioral symptoms. The exact pathophysiology of Tourette syndrome is unknown, however genetic vulnerability and alterations in dopaminergic neurotransmission have consistently been reported. Other biochemical pathways, including histaminergic neurotransmission, are likely to be involved but have received relatively little attention until recently. Areas covered: We conducted a systematic literature review focusing on the role of histaminergic neurotransmission and its pharmacological modulation in Tourette syndrome. We identified a number of relevant original studies published over the last five years, mainly focusing on genetic aspects. Expert opinion: There is converging evidence from recent studies supporting the hypothesis that histaminergic neurotransmission may play a role in the pathophysiology of Tourette syndrome. Most studies focused on the role of the histidine decarboxylase gene and the potential usefulness of histidine decarboxylase knockout mice as an experimental model for studying neurochemical function in Tourette syndrome. There have been no large scale studies assessing the use of histaminergic medications in the management of Tourette syndrome. This would be an important area for future research, with direct implications for the clinical management of selected phenotypes.

Caractérisation des interactions établies par la région riche en prolines de la ligase de l’ubiquitine Itch.

Itch est un membre de la famille des ligases de l’ubiquitine de type CWH (C2-WW- HECT) impliqué dans le contrôle de la signalisation inflammatoire, des facteurs de transcription et le tri des récepteurs membranaires. La fonction d’Itch implique généralement sa capacité à induire la dégradation de ses substrats. Pour accomplir cette fonction, Itch doit d’abord interagir avec ses cibles. Itch possède quatre domaines WW lui permettant d’accomplir la majorité de ses fonctions. En plus de ces domaines, Itch possède une PRR (région riche en prolines) unique parmi les ligases CWH. Cette région est bien conservée chez les vertébrés, ce qui suggère son importance. Cette région permet à Itch d’interagir avec des protéines contenant un domaine SH3 (Src homology 3). Plusieurs partenaires SH3 furent identifiés, cependant l’on connait peu de choses concernant la fonction et l’établissement de ces complexes. Dans ce projet, nous avons analysé les propriétés de liaison d’un sous-groupe de protéines à domaine SH3 impliquées dans l’endocytose et la signalisation cellulaire. Nos travaux ont permis d’identifier de nouveaux partenaires et aussi de déterminer que différents domaines SH3 ciblent la même région riche en prolines, mais impliquent des résidus distincts. Ces résultats démontrent la variété des propriétés de liaison démontrées par la PRR d’Itch et sa préférence marquée pour l’Endophiline. Parmi les partenaires identifiés, Grb2 (Growth factor receptor-bound protein 2) est particulièrement intéressant en raison de son rôle crucial dans la signalisation cellulaire. Nous avons démontré ici qu’Itch ubiquityle Grb2, mais ne cause pas sa dégradation, contrairement à l’Endophiline. Nos travaux démontrent que la PRR d’Itch est versatile quant à ses interactions et leurs conséquences.

Caractérisation des interactions établies par la région riche en prolines de la ligase de l’ubiquitine Itch

Itch est un membre de la famille des ligases de l’ubiquitine de type CWH (C2-WW- HECT) impliqué dans le contrôle de la signalisation inflammatoire, des facteurs de transcription et le tri des récepteurs membranaires. La fonction d’Itch implique généralement sa capacité à induire la dégradation de ses substrats. Pour accomplir cette fonction, Itch doit d’abord interagir avec ses cibles. Itch possède quatre domaines WW lui permettant d’accomplir la majorité de ses fonctions. En plus de ces domaines, Itch possède une PRR (région riche en prolines) unique parmi les ligases CWH. Cette région est bien conservée chez les vertébrés, ce qui suggère son importance. Cette région permet à Itch d’interagir avec des protéines contenant un domaine SH3 (Src homology 3). Plusieurs partenaires SH3 furent identifiés, cependant l’on connait peu de choses concernant la fonction et l’établissement de ces complexes. Dans ce projet, nous avons analysé les propriétés de liaison d’un sous-groupe de protéines à domaine SH3 impliquées dans l’endocytose et la signalisation cellulaire. Nos travaux ont permis d’identifier de nouveaux partenaires et aussi de déterminer que différents domaines SH3 ciblent la même région riche en prolines, mais impliquent des résidus distincts. Ces résultats démontrent la variété des propriétés de liaison démontrées par la PRR d’Itch et sa préférence marquée pour l’Endophiline. Parmi les partenaires identifiés, Grb2 (Growth factor receptor-bound protein 2) est particulièrement intéressant en raison de son rôle crucial dans la signalisation cellulaire. Nous avons démontré ici qu’Itch ubiquityle Grb2, mais ne cause pas sa dégradation, contrairement à l’Endophiline. Nos travaux démontrent que la PRR d’Itch est versatile quant à ses interactions et leurs conséquences.

A randomized controlled pilot study comparing aqueous cream with a beeswax and herbal oil cream in the provision of relief from postburn pruritis

Postburn itch is reported to affect up to 87% of the burn population. Although treatments for postburn itch are multimodal, they remain consistently ineffective. However, recent anecdotal evidence from several outpatients at a tertiary referral hospital suggests that a cream combining beeswax and several herbal oils may be effective in the minimization of postburn itch. The aim of this study was to test the efficacy of beeswax and herbal oil cream against the standard treatment of aqueous cream in the provision of relief from the symptoms of postburn itch. A randomized controlled trial compared two groups using a visual analog scale, frequency of cream application, itch recurrence after cream application, use of antipruritic medications, and sleep disturbance to determine the effect of itch severity and duration. Fifty-two participants were enrolled in the study (84% male) with a mean age of 35 years (SD = 16) and mean burn TBSA of 7.2% (SD = 7.7). Study results found that the beeswax and herbal oil cream reduce itch after application more frequently than aqueous cream (P = .001). In addition, when managed with beeswax and herbal oil cream, participants found that their itch recurred later (P ≤ .001) and their use of antipruritic medications was lower (P = .023). Findings of this study suggest beeswax and herbal oil cream to be more effective in the minimization of postburn itch than aqueous cream. Given this, a larger study examining the efficacy of beeswax and herbal oil cream appears warranted.

Information accountability and usability : are there any connections?

Availability of health information is rapidly increasing and the expansion and proliferation of health information is inevitable. The Electronic Healthcare Record, Electronic Medical Record and Personal Health Record are at the core of this trend and are required for appropriate and practicable exchange and sharing of health information. However, it is becoming increasingly recognized that it is essential to preserve patient privacy and information security when utilising sensitive information for clinical, management and administrative processes. Furthermore, the usability of emerging healthcare applications is also becoming a growing concern. This paper proposes a novel approach for integrating consideration of information accountability with a perspective from usability engineering that can be applied when developing healthcare information technology applications. A social networking user case in the healthcare information exchange will be presented in the context of our approach.