Lack of GDAP1 induces neuronal calcium and mitochondrial defects in a knockout mouse model of charcot-marie-tooth neuropathy.

Mutations in GDAP1, which encodes protein located in the mitochondrial outer membrane, cause axonal recessive (AR-CMT2), axonal dominant (CMT2K) and demyelinating recessive (CMT4A) forms of Charcot-Marie-Tooth (CMT) neuropathy. Loss of function recessive mutations in GDAP1 are associated with decreased mitochondrial fission activity, while dominant mutations result in impairment of mitochondrial fusion with increased production of reactive oxygen species and susceptibility to apoptotic stimuli. GDAP1 silencing in vitro reduces Ca2+ inflow through store-operated Ca2+ entry (SOCE) upon mobilization of endoplasmic reticulum (ER) Ca2+, likely in association with an abnormal distribution of the mitochondrial network. To investigate the functional consequences of lack of GDAP1 in vivo, we generated a Gdap1 knockout mouse. The affected animals presented abnormal motor behavior starting at the age of 3 months. Electrophysiological and biochemical studies confirmed the axonal nature of the neuropathy whereas histopathological studies over time showed progressive loss of motor neurons (MNs) in the anterior horn of the spinal cord and defects in neuromuscular junctions. Analyses of cultured embryonic MNs and adult dorsal root ganglia neurons from affected animals demonstrated large and defective mitochondria, changes in the ER cisternae, reduced acetylation of cytoskeletal α-tubulin and increased autophagy vesicles. Importantly, MNs showed reduced cytosolic calcium and SOCE response. The development and characterization of the GDAP1 neuropathy mice model thus revealed that some of the pathophysiological changes present in axonal recessive form of the GDAP1-related CMT might be the consequence of changes in the mitochondrial network biology and mitochondria-endoplasmic reticulum interaction leading to abnormalities in calcium homeostasis.

Furosemide stimulation of parathormone in humans: role of the calcium-sensing receptor and the renin-angiotensin system.

Interactions between sodium and calcium regulating systems are poorly characterized but clinically important. Parathyroid hormone (PTH) levels are increased shortly after furosemide treatment by an unknown mechanism, and this effect is blunted by the previous administration of a calcimimetic in animal studies. Here, we explored further the possible underlying mechanisms of this observation in a randomized crossover placebo-controlled study performed in 18 human males. Volunteers took either cinacalcet (60 mg) or placebo and received a 20 mg furosemide injection 3 h later. Plasma samples were collected at 15-min intervals and analyzed for intact PTH, calcium, sodium, potassium, magnesium, phosphate, plasma renin activity (PRA), and aldosterone up to 6 h after furosemide injection. Urinary electrolyte excretion was also monitored. Subjects under placebo presented a sharp increase in PTH levels after furosemide injection. In the presence of cinacalcet, PTH levels were suppressed and marginal increase of PTH was observed. No significant changes in electrolytes and urinary excretion were identified that could explain the furosemide-induced increase in PTH levels. PRA and aldosterone were stimulated by furosemide injection but were not affected by previous cinacalcet ingestion. Expression of NKCC1, but not NKCC2, was found in parathyroid tissue. In conclusion, our results indicate that furosemide acutely stimulates PTH secretion in the absence of any detectable electrolyte changes in healthy adults. A possible direct effect of furosemide on parathyroid gland needs further studies.

Association of urinary calcium excretion with serum calcium and vitamin D levels

Contexte de recherche Mon projet de thèse en médecine concerne l'exploration des facteurs associés à l'excrétion urinaire de calcium durant 24h dans une étude populationnelle suisse. Les données qui ont été utilisées sont issues d'une étude populationnelle connue sous le nom de « Swiss survey on Salt intake », qui a été effectuée entre janvier 2010 et mars 2012 et avait pour but principal d'investiguer la consommation de sel de la population suisse. L'étude a regroupé plusieurs centres d'investigations dans toute la Suisse (11 centres dans 9 cantons), dans trois langues nationales (français, allemand et italien) et concerne des participants âgés de plus de 15 ans. Cette étude avait l'avantage de collecter des données anthropométriques, sanguines, urinaires, de lister les traitements et de poser des questions sur le style de vie (alcool, activité physique, etc.). A notre connaissance, peu d'articles populationnels explorent les facteurs associés à l'excrétion urinaire de calcium durant 24h et notamment l'association de celle-ci avec le calcium corrigé sanguin et la 250H-vitamine D2*3 sanguin chez les hommes et les femmes. Méthodes Après exclusions des données manquantes, 1293 participants sur 1550 ont été retenus pour l'analyse statistique. Celle-ci a été effectuée grâce au logiciel Stata 12. Nous avons utilisé la régression linéaire multiple dont la variable dépendante était l'excrétion urinaire de calcium durant 24h en stratifiant les analyses par sexe (en raison des interactions statistiques significatives entre calcémie et sexe, et entre vitamine D et sexe). Les variables indépendantes comprenaient des variables en lien avec l'excrétion urinaire de calcium (vingt-quatre covariables au total) dont la 250H-vitamine D2+3 (avec la variabilité saisonnière) et la calcémie (calcium sérique corrigé par les protéines). Résultats D'importantes différences entre hommes et femmes ont été observées : une association positive entre l'excrétion urinaire de calcium durant 24h et la calcémie corrigée a été trouvée chez les femmes mais pas chez les hommes. En parallèle, nous relevons une association positive entre l'excrétion urinaire de calcium durant 24h et la 250H-vitamine D2+3 chez les hommes mais pas chez les femmes (liée essentiellement à la présence 250H-vitamine D3 en quantité bien plus importante que la 250H-vitamine D2). Nous soulevons deux hypothèses possibles pour expliquer ces importances différences hommes-femmes. La première hypothèse est l'influence des hormones sexuelles. La seconde hypothèse est la contribution des facteurs diététiques. De nouvelles analyses et de nouvelles études populationnelles sont nécessaires pour confirmer ou infirmer ces hypothèses. Perspectives Une prochaine étape sera d'explorer l'influence de l'excrétion urinaire de sodium, de potassium et d'urée sur les associations observées afin d'étudier une possible influence de l'alimentation sur ces résultats. Une autre étape consistera à doser les hormones sexuelles dans les échantillons de cette étude ou dans ceux d'une autre étude. La prévalence de l'hypercalciurie dans cette étude (9 % chez les hommes et 8.1% chez les femmes) est plus basse que dans d'anciennes études non-populationnelles. Il paraît important de mentionner qu'il existe peu de données sur les normes de calciurie dans la population générale et qu'il n'existe pas de consensus international claire concernant la définition de l'hypercalciurie. Cette prévalence élevée est notamment pertinente dans la cadre des néphrolithiasés, qui sont connues pour être plus fréquentes chez les hommes que chez les femmes. Enjeux Les différences hommes-femmes observées pourraient avoir des implications pour améliorer notre compréhension des mécanismes impliqués dans les lithiases urinaires et dans le risque cardiovasculaire associé ainsi que dans notre compréhension des mécanismes associés à l'ostéoporose.

Calcium-Mediated Induction of Paradoxical Growth following Caspofungin Treatment Is Associated with Calcineurin Activation and Phosphorylation in Aspergillus fumigatus.

The echinocandin antifungal drug caspofungin at high concentrations reverses the growth inhibition of Aspergillus fumigatus, a phenomenon known as the "paradoxical effect," which is not consistently observed with other echinocandins (micafungin and anidulafungin). Previous studies of A. fumigatus revealed the loss of the paradoxical effect following pharmacological or genetic inhibition of calcineurin, yet the underlying mechanism is poorly understood. Here, we utilized a codon-optimized bioluminescent Ca(2+) reporter aequorin expression system in A. fumigatus and showed that caspofungin elicits a transient increase in cytosolic free Ca(2+) ([Ca(2+)]c) in the fungus that acts as the initial trigger of the paradoxical effect by activating calmodulin-calcineurin signaling. While the increase in [Ca(2+)]c was also observed upon treatment with micafungin, another echinocandin without the paradoxical effect, a higher [Ca(2+)]c increase was noted with the paradoxical-growth concentration of caspofungin. Treatments with a Ca(2+)-selective chelator, BAPTA [1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid], or the L-type Ca(2+) channel blocker verapamil abolished caspofungin-mediated paradoxical growth in both the wild-type and the echinocandin-resistant (EMFR-S678P) strains. Concomitant with increased [Ca(2+)]c levels at higher concentrations of caspofungin, calmodulin and calcineurin gene expression was enhanced. Phosphoproteomic analysis revealed that calcineurin is activated through phosphorylation at its serine-proline-rich region (SPRR), a domain previously shown to be essential for regulation of hyphal growth, only at a paradoxical-growth concentration of caspofungin. Our results indicate that as opposed to micafungin, the increased [Ca(2+)]c at high concentrations of caspofungin activates calmodulin-calcineurin signaling at both a transcriptional and a posttranslational level and ultimately leads to paradoxical fungal growth.

Dietary calcium restriction enhances cadmium-induced metallothionein synthesis in rats.

Experiments were conducted with adult male rats to investigate the effects of dietary calcium (Ca) restriction upon intake and tissue distribution of cadmium (Cd), and Cd-metallothionein (Mt) synthesis. Four groups of animals were fed either a low-Ca, semisynthetic diet (0.1% Ca) or the same diet supplemented with 0.8% Ca (normal diet). The caloric intake was similar in all groups. Two groups (low-Ca and normal diet) were used as controls, and two groups (low-Ca and normal diet) received 100 mg/l Cd (as CdCl2) in drinking water. Cd levels in liver, kidney, spleen and red cells were measured in all animals after 8 weeks of treatment. Concomitantly, Mt levels in plasma, liver and kidney were evaluated by radioimmunoassay. Ca deficiency entailed marked and significant increases in accumulation of Cd and synthesis of Mt in all assayed tissues. It is concluded that dietary Ca restriction, independent of caloric intake, enhances Cd intestinal absorption and tissue accumulation, which is followed by increased tissue Mt synthesis.

Furosemide stimulation of parathormone in humans: role of the calcium-sensing receptor and the renin-angiotensin system

Les interactions entre les systèmes de régulation du sodium et du calcium sont encore mal comprises et leur importance clinique mérite d'être étudiée plus en détail. Les études chez l'animal ont montré qu'il existe des relations entre le taux plasmatique d'hormone parathyroïdienne (PTH) et l'aldostérone ou l'activité de la rénine. Par ailleurs, il a été démontré chez l'animal et chez l'homme que le taux sanguin de PTH augmente rapidement après une injection de furosémide, un diurétique de l'anse ce qui fait penser qu'il existe un lien entre l'effet du furosémide sur le rein et la sécrétion de PTH. Toutefois, à ce jour, le(s) mécanisme(s) impliqués dans ce lien reste(nt) encore inconnu(s). Des résultats plus récents suggèrent que l'effet du furosemide est amoindri par l'administration préalable d'un calcimimétique agissant au niveau du récepteur sensible au calcium (calcium sensing receptor). Pour explorer chez l'homme, les mécanismes possibles du lien entre PTH et effet du furosemide sur le rein, nous avons planifié une étude randomisée croisée contre placebo réalisée chez 18 volontaires sains masculins. Le but principal était d'investiguer le rôle du système rénine-angiotensine et des calcium sensing receptors. L'étude s'est donc réalisée en 2 phases pour chaque sujet. Les participants ont ainsi reçu soit du cinacalcet (60mg) soit un placebo dans une première phase et le placebo ou du cinacalcet dans la 2° phase. Dans chaque phase d'évaluation, une injection de 20 mg de furosemide a été administrée par voie intraveineuse à l'équilibre soit 3 heures après la prise du placebo ou du cinacalcet. Des échantillons de plasma ont été prélevés toutes les 15 minutes pendant 1 heure puis toutes les heures pour le dosage de PTH intacte, calcium, sodium, potassium, magnésium, phosphate, activité de la rénine plasmatique et aldostérone jusqu'à 6h après l'injection de furosémide. L'excrétion urinaire de ces mêmes électrolytes a été mesurée aux mêmes intervalles.

Calcium revisited: part II calcium supplements and their effects.

Calcium supplements were tested in pregnancy and lactation, in childhood and adolescence, in pre- and postmenopausal women and in elderly persons with various effects on bone density and fracture incidence. They must be properly chosen and adequately used. In this case, the reported minor negative side-effects do not restrict their use. All these aspects are reviewed here.

Interleukin-6 and chondrocyte mineralisation act in tandem to promote experimental osteoarthritis.

OBJECTIVES: Basic calcium phosphate (BCP) crystal and interleukin 6 (IL-6) have been implicated in osteoarthritis (OA). We hypothesise that these two factors may be linked in a reciprocal amplification loop which leads to OA. METHODS: Primary murine chondrocytes and human cartilage explants were incubated with hydroxyapatite (HA) crystals, a form of BCP, and the modulation of cytokines and matrix-degrading enzymes assayed. The ability of IL-6 to stimulate chondrocyte calcification was assessed in vitro. The mechanisms underlying the effects of HA on chondrocytes were investigated using chemical inhibitors, and the pathways mediating IL-6-induced calcification characterised by quantifying the expression of genes involved in chondrocyte mineralisation. The role of calcification in vivo was studied in the meniscectomy model of murine OA (MNX), and the link between IL-6 and cartilage degradation investigated by histology. RESULTS: In chondrocytes, BCP crystals stimulated IL-6 secretion, further amplified in an autocrine loop, through signalling pathways involving Syk and PI3 kinases, Jak2 and Stat3 molecules. Exogenous IL-6 promoted calcium-containing crystal formation and upregulation of genes involved in calcification: the pyrophosphate channel Ank, the calcium channel Annexin5 and the sodium/phosphate cotransporter Pit-1. Treatment of chondrocytes with IL-6 inhibitors significantly inhibited IL-6-induced crystal formation. In meniscectomised mice, increasing deposits of BCP crystals were observed around the joint and correlated with cartilage degradation and IL-6 expression. Finally, BCP crystals induced proteoglycan loss and IL-6 expression in human cartilage explants, which were reduced by an IL-6 inhibitor. CONCLUSIONS: BCP crystals and IL-6 form a positive feedback loop leading to OA. Targeting calcium-containing crystal formation and/or IL-6 are promising therapeutic strategies in OA.