Self-potentials in partially saturated media: the importance of explicit modeling of electrode effects

Self-potential (SP) data are of interest to vadose zone hydrology because of their direct sensitivity to water flow and ionic transport. There is unfortunately little consensus in the literature about how to best model SP data under partially saturated conditions, and different approaches (often supported by one laboratory data set alone) have been proposed. We argue that this lack of agreement can largely be traced to electrode effects that have not been properly taken into account. A series of drainage and imbibition experiments were considered in which we found that previously proposed approaches to remove electrode effects were unlikely to provide adequate corrections. Instead, we explicitly modeled the electrode effects together with classical SP contributions using a flow and transport model. The simulated data agreed overall with the observed SP signals and allowed decomposing the different signal contributions to analyze them separately. After reviewing other published experimental data, we suggest that most of them include electrode effects that have not been properly taken into account. Our results suggest that previously presented SP theory works well when considering the modeling uncertainties presently associated with electrode effects. Additional work is warranted to not only develop suitable electrodes for laboratory experiments but also to assure that associated electrode effects that appear inevitable in longer term experiments are predictable, so that they can be incorporated into the modeling framework.

Sustained 24-hour blockade of the renin-angiotensin system: a high dose of a long-acting blocker is as effective as a lower dose combined with an angiotensin-converting enzyme inhibitor

Résumé en français Jusqu'alors, il n'avait jamais été formellement démontré qu'une forte dose d'un antagoniste de l'angiotensine II à longue durée d'action pouvait être aussi efficace sur le blocage du système rénine-angiotensine que l'association d'un inhibiteur de l'enzyme de conversion avec le même antagoniste de l'angiotensine II à des doses plus faibles. Dans cette étude randomisée en double aveugle, nous avons étudié le blocage du système rénine-angiotensine obtenu avec trois doses d'olmesartan medoxomil (20, 40 et 80 mg) chez 30 volontaires sains que nous avons comparé au blocage obtenu par du lisinopril (20 mg), seul ou associé à de l'olmesartan medoxomil (20 et 40 mg). L'étude s'est déroulée en deux phases selon un design par crossover. A deux reprises, chaque volontaire à reçu durant une semaine l'un des six traitements possibles. Un intervalle d'une semaine a été respecté entre les deux phases (période de washout). L'objectif principal était d'étudier, 24 heures après la dernière dose, le blocage de l'élévation de la pression systolique en réponse à l'administration d'angiotensine I. Ce blocage était de 58% ± 19% (moyenne ± déviation standard) avec 20 mg de lisinopril, de 58% ± 11% avec 20 mg d'olmesartan medoxomil, de 62% ± 16% avec 40 mg d'olmesartan medoxomil, et de 76% ± 12% avec la plus forte dose d'olmesartan medoxomil (80 mg) (P=.016 versus 20 mg de lisinopril et P=.0015 versus 20 mg d'olmesartan medoxomil). Le blocage était de 80% ± 22% avec 20 mg de lisinopril associé à 20 mg d'olmesartan medoxomil et de 83% ± 9% avec 20 mg de lisinopril associé à 40 mg d'olmesartan medoxomil (P= .3 versus 80 mg d'olmesartan medoxomil). Ces résultats montrent, que chez les volontaires sains, une dose suffisamment élevée d'olmesartan medoxomil peut induire un blocage à 24 heures quasi complet de l'élévation de la pression artérielle en réponse à l'administration d'angiotensine I. De même, en terme de blocage de l'effet vasculaire de l'angiotensine I, une dose suffisamment élevée d'un antagoniste de l'angiotensine II de longue durée d'action est tout aussi efficace que ce même antagoniste à des doses plus faibles associé avec à un inhibiteur de l'enzyme de conversion.

Long-term treatment of hypertension in man by an orally active angiotensin-converting enzyme inhibitor.

1. Captopril or SQ 14 225, administered orally twice a day, reduced the blood pressure of hypertensive patients whatever their clinical diagnosis and even when their plasma renin activity was 'normal' or low. 2. Long-term administration of captopril, either alone or together with diuretics, provides a powerful new tool with which to treat ambulatory hypertensive patients. 3. The renin system may play an important role in maintaining blood pressure in a majority of hypertensive patients.

Role of lymph node fibroblasts in T cell priming

SummarySecondary lymphoid organs, such as lymph nodes or spleen, are the only places in our body where primary adaptive immune responses are efficiently elicited. These organs have distinct Β and Τ cell rich zones and Τ lymphocytes constantly migrate from the bloodstream into Τ zones to scan dendritic cells (DCs) for antigens they present. Specialized fibroblasts, the Τ zone reticular cells (HR.Cs), span the Τ zone in the form a three-dimensional network. lK.Cs guide incoming Τ cells in their migration, both chemically, by the secretion of the chemokines CCL19 and CCL21, and physically, by construction of a road system to which also DCs adhere. In this way TRCs are thought to facilitate encounters of Τ cells with antigen-bearing DCs and thereby accelerate the selection of rare antigen-specific Τ cells. The resulting Τ cell activation, proliferation and differentiation all take place within the TRC network. However, the influence of TRCs on Τ cell activation has so fer not been elucidated with the possible reasons being that TRCs represent a relative rare cell population and that mice devoid of TRCs have not been described.To circumvent these technical limitations, we established TRC clones and lines to have an abundant source to functionally characterize TRCs. Both the clones and lines show a fibroblastic phenotype, express a surface marker profile comparable to ex vivo TRCs and produce extracellular matrix molecules. However, expression of Ccl19, Ccl21 and ZL-7 is lost and could not be restored by cytokine stimulation. When these TRC clones or lines were cultured in a three-dimensional cell culture system, their morphology changed and resembled that of in vivo TRCs as they formed networks. By adding Τ cells and antigen-loaded DCs to these cultures we successfully reconstructed lymphoid Τ zones that allowed antigen-specific Τ cell activation.To characterize the role of TRCs in Τ cell priming, TRCs were co-cultured with antigen-specific Τ cells in the presence antigen-loaded DCs. Surprisingly, the presence of TRC lines and ex vivo TRCs inhibited rather than enhanced CD8+ Τ cell activation, proliferation and effector cell differentiation. TRCs shared this feature with fibroblasts from non-lymphoid tissues as well as mesenchymal stromal cells. TRCs were identified as a strong source of nitric oxide (NO) thereby directly dampening Τ cell expansion as well as reducing the Τ cell priming capacity of DCs. The expression of inducible NO synthase (iNOS) was up- regulated in a subset of TRCs by both DC-signals as well as interferon-γ produced by primed CD8+ Τ cells. Importantly, iNOS expression was induced during viral infection in vivo in both lymph node TRCs and DCs. Consistent with a role for NO as a negative regulator, the primary Τ cell response was exaggerated in iNOS-/- mice. Our findings highlight that in addition to their established positive roles in Τ cell responses TRCs and DCs cooperate in a negative feedback loop to attenuate Τ cell expansion during acute inflammation.RésuméLes organes lymphoïdes secondaires, comme les ganglions lymphoïdes ou la rate, sont les seuls sites dans notre corps où la réponse primaire des lymphocytes Β et Τ est initiée efficacement. Ces organes ont des zones différentes, riches en cellules Β ou T. Des lymphocytes Τ circulent constamment du sang vers les zones T, où ils échantillonent la surface des cellules dendritiques (DCs) pour identifier les antigènes qu'ils présentent. Des fibroblastes spécialisés - nommés Τ zone reticular cells (TRCs)' forment un réseau tridimensionnel dans la zone T. Les TRCs guident la migration des cellules Τ par deux moyens: chimiquement, par la sécrétion des chimiokines CCL19 et CCL21 et physiquement, par la construction d'un réseau routier en trois dimensions, auquel adhèrent aussi des DCs. Dans ce? cas, on pense que la présence des TRCs facilite les rencontres entre les cellules Τ et les DCs chargées de l'antigène et accélère la sélection des rares cellules Τ spécifiques. Ensuite, l'activation de cellules T, ainsi que la prolifération et la différenciation se produisent toutes à l'intérieur du réseau des TRCs. L'influence des TRCs sur l'activation des cellules T n'est que très peu caractérisée, en partie parce que les TRCs représentent une population rare et que les souris déficientes dans les TRCs n'ont pas encore été découvertes.Pour contourner ces limitations techniques, nous avons établi des clones et des lignées cellulaires de TRC pour obtenir une source indéfinie de ces cellules permettant leur caractérisation fonctionnelle. Les clones et lignées établis ont un phénotype de fibroblaste, ils expriment des molécules de surface similaires aux TRCs ex vivo et produisent de la matrice extracellulaire. Mais l'expression de Ccl19, Ccl21 et 11-7 est perdue et ne peut pas être rétablie par stimulation avec différentes cytokines. Les clones TRC ou les lignées cultivées en un système tridimensionnel de culture cellulaire, montrent une morphologie changée, qui ressemble à celle de TRC ex vivo inclus la construction de réseaux tridimensionnels.Pour caractériser le rôle des TRC dans l'activation des cellules T, nous avons cultivé des TRCs avec des cellules T spécifiques et des DCs chargées avec l'antigène. Etonnamment, la présence des TRC (lignées et ex vivo) inhibait plutôt qu'elle améliorait l'activation, la prolifération et la différenciation des lymphocytes T CDS+. Les TRCs partageaient cette fonction avec des fibr-oblastes des organes non lymphoïdes et des cellules souches du type mésenchymateux. Dans ces conditions, les TRCs sont une source importante d'oxyde nitrique (NO) et par ce fait limitent directement l'expansion des cellules T et réduisent aussi la capacité des DCs à activer les cellules T. L'expression de l'enzyme NO synthase inductible (ïNOS) est régulée à la hausse par des signaux dérivés des DCs et par l'interféron-γ produit par des cellules T de type CD8+ activées. Plus important, l'expression d'iNOS est induite pendant une infection virale in vivo, dans les TRCs et dans les DCs. Par conséquent, la réponse primaire de cellules T est exagérée dans des souris iNOS-/-. Nos résultats mettent en évidence qu'en plus de leur rôle positif bien établi dans la réponse immunitaire, les TRCs et les DCs coopèrent dans une boucle de rétroaction négative pour atténuer l'expansion des cellules T pendant l'inflammation aigiie pour protéger l'intégrité et la fonctionnalité des organes lymphoïdes secondaires.

Medroxyprogesterone abrogates the inhibitory effects of estradiol on vascular smooth muscle cells by preventing estradiol metabolism.

Sequential conversion of estradiol (E) to 2/4-hydroxyestradiols and 2-/4-methoxyestradiols (MEs) by CYP450s and catechol-O-methyltransferase, respectively, contributes to the inhibitory effects of E on smooth muscle cells (SMCs) via estrogen receptor-independent mechanisms. Because medroxyprogesterone (MPA) is a substrate for CYP450s, we hypothesized that MPA may abrogate the inhibitory effects of E by competing for CYP450s and inhibiting the formation of 2/4-hydroxyestradiols and MEs. To test this hypothesis, we investigated the effects of E on SMC number, DNA and collagen synthesis, and migration in the presence and absence of MPA. The inhibitory effects of E on cell number, DNA synthesis, collagen synthesis, and SMC migration were significantly abrogated by MPA. For example, E (0.1micromol/L) reduced cell number to 51+/-3.6% of control, and this inhibitory effect was attenuated to 87.5+/-2.9% by MPA (10 nmol/L). Treatment with MPA alone did not alter any SMC parameters, and the abrogatory effects of MPA were not blocked by RU486 (progesterone-receptor antagonist), nor did treatment of SMCs with MPA influence the expression of estrogen receptor-alpha or estrogen receptor-beta. In SMCs and microsomal preparations, MPA inhibited the sequential conversion of E to 2-2/4-hydroxyestradiol and 2-ME. Moreover, as compared with microsomes treated with E alone, 2-ME formation was inhibited when SMCs were incubated with microsomal extracts incubated with E plus MPA. Our findings suggest that the inhibitory actions of MPA on the metabolism of E to 2/4-hydroxyestradiols and MEs may negate the cardiovascular protective actions of estradiol in postmenopausal women receiving estradiol therapy combined with administration of MPA.

Iontophoresis of dexamethasone in the treatment of endotoxin-induced-uveitis in rats.

The purpose of this study was to evaluate the efficacy of a Coulomb Controlled Iontophoresis system (CCI) in the local delivery of corticosteroids for the treatment of uveitis. The therapeutic efficacy of Dexamethasone (Dex) administered by CCI was compared to systemic injection and to topical application with the iontophoresis apparatus in the absence of electrical current. The evaluation was done in the treatment of the endotoxin-induced uveitis (EIU) model, and in the effect on TNF gene expression in the iris/ciliary body as well as in the retina and on TNF levels in aqueous humor and vitreous. Dex was administered either at the time of LPS injection or 5 hours later. For iontophoresis, we used a 1 ml reservoir-electrode covering the cornea, the limbus, and the first millimeter of the sclera. The applied electrical current was of 400 microA during four minutes with a total surface charge of 0.4 C cm-2. EIU was evaluated by clinical examination, by counts of intraocular inflammatory cells on histological sections, and by measuring the protein levels in the aqueous humor and in the vitreous. The TNF-alpha gene expression in the iris and ciliary body, and in the retina was evaluated by RT-PCR. The systemic effect of Dex delivered by CCI was evaluated on the level of serum TNF-alpha in EIU. Our results demonstrated that local administration of Dex by CCI inhibited anterior and posterior signs of intraocular inflammation as effectively as systemic administration, with no effect on systemic level of TNF. In the anterior and posterior segments of the eye, the protein exudation. TNF levels and the cellular infiltration were inhibited. The TNF-alpha gene expression was inhibited in the anterior as well as the posterior segment of the eye. No clinical nor histological damage were caused by the CCI apparatus. In conclusion, CCI administration of Dex allows for a therapeutic effect on the posterior as well as the anterior segment of the eye, and may present a viable alternative to systemic administration of glucocorticoids in severe ocular inflammations.

Exendin-4 protects beta-cells from interleukin-1 beta-induced apoptosis by interfering with the c-Jun NH2-terminal kinase pathway.

OBJECTIVE: The pro-inflammatory cytokine interleukin-1 beta (IL-1 beta) generates pancreatic beta-cells apoptosis mainly through activation of the c-Jun NH(2)-terminal kinase (JNK) pathway. This study was designed to investigate whether the long-acting agonist of the hormone glucagon-like peptide 1 (GLP-1) receptor exendin-4 (ex-4), which mediates protective effects against cytokine-induced beta-cell apoptosis, could interfere with the JNK pathway. RESEARCH DESIGN AND METHODS: Isolated human, rat, and mouse islets and the rat insulin-secreting INS-1E cells were incubated with ex-4 in the presence or absence of IL-1 beta. JNK activity was assessed by solid-phase JNK kinase assay and quantification of c-Jun expression. Cell apoptosis was determined by scoring cells displaying pycnotic nuclei. RESULTS: Ex-4 inhibited induction of the JNK pathway elicited by IL-1 beta. This effect was mimicked with the use of cAMP-raising agents isobutylmethylxanthine and forskolin and required activation of the protein kinase A. Inhibition of the JNK pathway by ex-4 or IBMX and forskolin was concomitant with a rise in the levels of islet-brain 1 (IB1), a potent blocker of the stress-induced JNK pathway. In fact, ex-4 as well as IBMX and forskolin induced expression of IB1 at the promoter level through cAMP response element binding transcription factor 1. Suppression of IB1 levels with the use of RNA interference strategy impaired the protective effects of ex-4 against apoptosis induced by IL-1 beta. CONCLUSIONS: The data establish the requirement of IB1 in the protective action of ex-4 against apoptosis elicited by IL-1 beta and highlight the GLP-1 mimetics as new potent inhibitors of the JNK signaling induced by cytokines.

The deubiquitinating enzyme AMSH3 is required for intracellular trafficking and vacuole biogenesis in Arabidopsis thaliana.

Ubiquitination, deubiquitination, and the formation of specific ubiquitin chain topologies have been implicated in various cellular processes. Little is known, however, about the role of ubiquitin in the development of cellular organelles. Here, we identify and characterize the deubiquitinating enzyme AMSH3 from Arabidopsis thaliana. AMSH3 hydrolyzes K48- and K63-linked ubiquitin chains in vitro and accumulates both ubiquitin chain types in vivo. amsh3 mutants fail to form a central lytic vacuole, accumulate autophagosomes, and mis-sort vacuolar protein cargo to the intercellular space. Furthermore, AMSH3 is required for efficient endocytosis of the styryl dye FM4-64 and the auxin efflux facilitator PIN2. We thus present evidence for a role of deubiquitination in intracellular trafficking and vacuole biogenesis.

Investigation phytochimique d'une plante médicinale malgache Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. (Acanthaceae) variété glabre et étude comparative avec la variété poilue

Résumé A Madagascar, comme dans plusieurs pays en développement, une grande partie de la population utilise les plantes pour se soigner. Plusieurs espèces des plantes sont ainsi utilisées en médecine traditionnelle malgache. Par ailleurs, la plupart de ces plantes ne font l'objet que de très peu d'étude scientifique. En effet, dans le cadre de l'investigation phytochimique de plantes utilisées en médecine traditionnelle malgache et dans la recherche des nouvelles substances biologiquement actives, Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. (Acanthaceae) a été étudiée. Elle se présente sous deux variétés (glabre et poilue) qui sont tous utilisées dans la région sud-centre de Madagascar pour traiter la blennorragie. De l'extrait dichlorométhanique des feuilles de H. serpens (Vahl) R. Br. variété glabre, 12 diterpénoides dont 8 nouveaux ont été isolés. Ils ont tous montré une activité antifongique contre un champignon pathogène des plantes, Cladosporium cucumerinum, dans la bioautographie directe sur CCM. Quelques-uns ont également présenté une activité contre une levure saprophyte chez l'homme, Candida albicans et une activité inhibitrice de l'enzyme acétylcholinesterase. Les diterpènoïdes sont déjà considérés comme les principaux métabolites secondaires du genre Hypoestes. Le fractionnement de l'extrait méthanolique a conduit à l'isolement de 5 glycosides des flavonoïdes dont 4 sous formes C-g,lycosides qui n'ont jamais été identifiés dans la famille Acanthaceae. Ces flavonoïdes ont présenté une activité antiradicalaire contre le DPPH. Le fractionnement et la purification des extraits ont été effectués à l'aide des différentes techniques chromatographiques telles que la chromatographie sur colonne ouverte, la filtration sur gel, la chromatographie liquide à haute pression, la chromatographie liquide à moyenne pression et la chromatographie liquide à basse pression. Par ailleurs, les structures des composés isolés ont été élucidées par des techniques spectroscopiques (UV, MS, RMN) et de méthode chimique (hydrolyse acide). En plus de ces techniques, certaines méthodes physiques (cristallographie par rayons-X, mesure de rotation optique) ont été réalisées pour confirmer certaines structures. Comme l'espèce Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. se présente en deux variétés, une étude comparative a été effectuée. Cette étude avait montré que ces deux variétés ont une activité biologique similaire. Finalement, une technique analytique couplée, HPLC-UV-APC1-MS a permis de montrer la présence de toutes les substances isolées de la variété glabre dans la variété poilue. Second résumé Depuis des milliers d'almées, l'homme utilise les plantes pour se soigner. De nos jours, même avec le développement de la médecine moderne, la phytothérapie reste toujours la forme des soins de santé abordable et accessible pour la majorité des populations rurales des pays en développement. En outre, les plantes médicinales constituent une source potentielle de molécules biologiquement actives pour les industries pharmaceutiques et actuellement, on estime que 25% des médicaments commercialisés dans le monde sont à base de plantes Dans le cadre de la recherche des nouvelles molécules à intérêt thérapeutique qui pourraient devenir un médicament ou un modèle de structure ("lead compound") pour le développement de nouveaux médicaments, nous avons fait une étude sur l'espèce, Hypoestes serpens (Vahl) R. Br, plante utilisée en médecine traditionnelle malgache. Cette espèce existe en deux variétés, une glabre et une autre poilue qui sont tous utilisées dans la région sud-centre de Madagascar pour traiter la blennorragie. Par ailleurs, les tradipraticiens utilisent de préférence la variété poilue. Dans la première partie de ce présent travail, une investigation phytochimique de H serpens, variété glabre (variété moins utilisée) a d'abord été effectuée afm d'isoler et d'identifier le maximum des molécules biologiquement actives qu'elle contient. De ce fait, 17 composés dont 8 nouveaux ont été isolés. Les potentiels d'activités thérapeutiques des substances isolées ont ensuite été dépistés sur les différents cibles suivants.: deux souches de champignons (Cladosporium cucumerinum et Candida albicans), l'enzyme acétylcholinesterase et le radical DPPH. La deuxième partie de ce travail a été consacrée sur l'étude comparative des deux variétés (glabre et poilue) de H. serpens à la fois sur le plan biologique et sur le plan phytochimique. A l'issue de cette comparaison, nous avons constaté que l'utilisation de ces deux variétés en médecine traditionnelle malgache n'est pas un hasard ; les deux variétés avaient présenté une activité biologique très remarquable et contiennent les mêmes substances actives. Ces résultats démontrent les potentiels thérapeutiques de H serpens en médecine traditionnelle malgache et pourraient également encourager les tradipraticiens à utiliser la variété glabre tout en protégeant la variété poilue qui est en voie de disparition actuellement. En bref, l'investigation phytochimique de H. serpens justifiée par l'isolement et l'identification de certains de ses principes actifs ouvre la voie aux recherches des médicaments d'origine naturelle. Abstract In Madagascar, as in many developing countries, most people use plants to cure. A large number of plant species are employed in Malagasy traditional medicine. Moreover, most of these plants have been subject only very little scientific study. As part of a phytochemical investigation of plants used in Malagasy traditional medicine and in the search for new biologically active substances, Hypoestes serpens (Vah1) R.Br. (Acanthaceae) was investigated. This species exists in two varieties (glabrous and hairy) which are used in the south-center part of Madagascar to treat gonorrhoea. From the dichloromethane extract of the leaves of H. serpens (Vah1) R. Br. glabrous variety, 12 diterpenoids 8 of which were new, were isolated. They showed antifungal activity against the plant pathogen Cladosporium cucumerinum, in the direct TLC bioautography. Some of them also had activity against the yeast Candida athicans and inhibited acetylcholinesterase. The diterpenes are considered as the principal secondary metabolites of the genus Hypoestes. Fractionation of the methanol extract led to the isolation of 5 flavonoid glycosides, 4 of which were C-glycosides, never before identified in the Acanthaceae family. These flavonoids showed radical scavenging activity against DPPH. The fractionation and the purification of the extracts were achieved by different chromatographic techniques such as open-column chromatography, gel filtration, high- pressure liquid chromatography, medium-pressure liquid chromatography and low-pressure liquid chromatography. Moreover, the structures of the isolated compounds were elucidated by spectroscopic techniques (UV, MS, NMR) and chemical technique (acid hydrolysis). In addition, some physical methods (X-ray crystallography, measurement of optical rotation) were performed to confirm some structures. As the species Hypoestes serpens (Vah1) R. Br. is present in two varieties, a comparative study was carried out. This study showed that these two varieties had similar biological activity. Finally, a coupled analytical technique HPLC-UV-APCI-MS showed the presence of the same compounds in both the glabrous and hairy varieties.

Hypertension. Angio-oedème sous inhibition de l'enzyme de conversion de l'angiotensine et de la dipeptidyl-peptidase-4 [Angioedema during ACE and DPP-4 inhibition]

Angioedema is a rare side effect of angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitors. Its cause is probably related to the accumulation of bradykinin and substance P, i.e. two proinflammatory peptides normally inactivated by ACE. Angioedema occurs most of the time at the early phase of treatment, but may also develop during long-term treatment. It might involve the gastro-intestinal tract, leading to abdominal pain, vomiting and/or diarrhea, as well as pancreatitis. Dipeptidyl-ptidase-4 (DPP-4) is another enzyme allowing the degradation of bradykinin and substance P. Co-administering an ACE inhibitor and a DPP-4 inhibitor (as an antidiabetic agent) increases significantly the risk of angioedema.

ERK1/2 controls Na,K-ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell of the cortical collecting duct of the mouse kidney.

The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 pathway as shown in vivo by immunostaining of phosphorylated active ERK1/2 (pERK1/2). The MEK1/2-ERK1/2 pathway controls many different ion transports both in proximal and distal nephron, raising the question of whether this pathway is involved in the basal and/or hormone-dependent transepithelial sodium reabsorption in the principal cell of the cortical collecting duct (CCD), a process mediated by the apical epithelial sodium channel and the basolateral sodium pump (Na,K-ATPase). To answer this question we used ex vivo microdissected CCDs from normal mouse kidney or in vitro cultured mpkCCDcl4 principal cells. Significant basal levels of pERK1/2 were observed ex vivo and in vitro. Aldosterone and vasopressin, known to up-regulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity either ex vivo or in vitro. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport was down-regulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059, in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na,K-ATPase but not that of epithelial sodium channel was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface biotinylation showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na,K-ATPase was controlled by pERK1/2. PD98059 also significantly inhibited the activity of Na,K-ATPase ex vivo. Our data demonstrate that the ERK1/2 pathway controls Na,K-ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell and indicate that basal constitutive activity of the ERK1/2 pathway is a critical component of this control.

Neurophysiological effects of vasopressin and oxytocin in the central amygdala of the rat : a potential mechanism for the opposite modulation of anxiety and fear behavior

Abstract The amygdala is a group of nuclei in the temporal lobe of the brain that plays a crucial role in anxiety and fear behavior. Sensory information converges in the basolateral and lateral nuclei of the amygdala, which have been the first regions in the brain where the acquisition of new (fear) memories has been associated with long term changes in synaptic transmission. These nuclei, in turn, project to the central nucleus of the amygdala. The central amygdala, through its extensive projections to numerous nuclei in the midbrain and brainstem, plays a pivotal role in the orchestration of the rapid autonomic and endocrine fear responses. In the central amygdala a large number of neuropeptides and receptors is expressed, among which high levels of vasopressin and oxytocin receptors. Local injections of these peptides into the amygdala modulate several aspects of the autonomic fear reaction. Interestingly, their effects are opposing: vasopressin tends to enhance the fear reactions, whereas oxytocin has anxiolytic effects. In order to investigate the neurophysiological mechanisms that could underlie this opposing modulation of the fear behavior, we studied the effects of vasopressin and oxytocin on the neuronal activity in an acute brain slice preparation of the rat central amygdala. We first assessed the effects of vasopressin and oxytocin on the spontaneous activity of central amygdala neurons. Extracellular single unit recordings revealed two major populations of neurons: a majority of neurons was excited by vasopressin and inhibited by oxytocin, whereas other neurons were only excited by oxytocin receptor activation. The inhibitory effect of oxytocin could be reduced by the block of GABAergic transmission, whereas the excitatory effects of vasopressin and oxytocin were not affected. In a second step we identified the cellular mechanisms for the excitatory effects of both peptides as well as the morphological and biochemical mechanisms underlying the opposing effects, by using sharp electrode recordings together with intracellular labelings. We revealed that oxytocin-excited neurons are localized in the lateral part (CeL) whereas vasopressin excited cells are found in the medial part of the central amygdala (CeM). The tracing of the neuronal morphology showed that the axon collaterals of the oxytocin-excited neurons project from the CeL, far into the CeM. Combined immunohistochemical stainings indicated that these projections are GABAergic. In the third set of experiments we investigated the synaptic interactions between the two identified cell populations. Whole-cell patch-clamp recordings in the CeM revealed that the inhibitory effect of oxytocin was caused by the massive increase of inhibitory GABAergic currents, which was induced by the activation of CeL neurons. Finally, the effects of vasopressin and oxytocin on evoked activity were investigated. We found on the one hand, that the probability of evoking action potentials in the CeM by stimulating the basolateral amygdala afferents was enhanced under vasopressin, whereas it decreased under oxytocin. On the other hand, the impact of cortical afferents stimulation on the CeL neurons was enhanced by oxytocin application. Taken together, these findings have allowed us to develop a model, in which the opposing behavioral effects of vasopressin and oxytocin are caused by a selective activation of two distinct populations of neurons in the GABAergic network of the central amygdala. Our model could help to develop new anxiolytic treatments, which modulate simultaneously both receptor systems. By acting on a GABAergic network, such treatments can further be tuned by combinations with classical benzodiazepines. Résumé: L'amygdale est un groupe de noyaux cérébraux localisés dans le lobe temporal. Elle joue un rôle essentiel dans les comportements liés à la peur et l'anxiété. L'information issue des aires sensorielles converge vers les noyaux amygdaliens latéraux et basolatéraux, qui sont les projections vers différents noyaux du tronc cérébral et de l'hypothalamus, joue un rôle clef premières régions dans lesquelles il a été démontré que l'acquisition d'une nouvelle mémoire (de peur) était associée à des changements à long terme de la transmission synaptique. Ces noyaux envoient leurs projections sur l'amygdale centrale, qui à travers ses propres dans l'orchestration des réponses autonomes et endocrines de peur. Le contrôle de l'activité neuronale dans l'amygdale centrale module fortement la réaction de peur. Ainsi, un grand nombre de neuropeptides sont spécifiquement exprimés dans l'amygdale centrale et un bon nombre d'entre eux interfère dans la réaction de peur et d'anxiété. Chez les rats, une forte concentration de récepteurs à l'ocytocine et à la vasopressine est exprimée dans le noyau central, et l'injection de ces peptides dans l'amygdale influence différents aspects de la réaction viscérale associée à la peur. Il est intéressant de constater que ces peptides exercent des effets opposés. Ainsi, la vasopressine augmente la réaction de peur alors que l'ocytocine a un effet anxiolytique. Afin d'investiguer les mécanismes neurophysiologiques responsables de ces effets opposés, nous avons étudié l'effet de la vasopressine et de l'ocytocine sur l'activité neuronale de préparations de tranches de cerveau de rats contenant entre autres de l'amygdale centrale. Tout d'abord, notre intérêt s'est porté sur les effets de ces deux neuropeptides sur l'activité spontanée dans l'amygdale centrale. Des enregistrements extracellulaires ont révélé différentes populations de neurones ; une majorité était excitée par la vasopressine et inhibée par l'ocytocine ; d'autres étaient seulement excités par l'activation du récepteur à l'ocytocine. L'effet inhibiteur de l'ocytocine a pu être réduit par l'inhibition de la transmission GABAergique, alors que ses effets excitateurs n'étaient pas affectés. Dans un deuxième temps, nous avons identifié les mécanismes cellulaires responsables de l'effet excitateur de ces deux peptides et analysé les caractéristiques morphologiques et biochimiques des neurones affectés. Des enregistrements intracellulaires ont permis de localiser les neurones excités par l'ocytocine dans la partie latérale de l'amygdale centrale (CeL), et ceux excités par la vasopressine dans sa partie médiale (CeM). Le traçage morphologique des neurones a révélé que les collatérales axonales des cellules excitées par l'ocytocine projetaient du CeL loin dans le CeM. De plus, des colorations immuno-histochimiques ont révélé que ces projections étaient GABAergiques. Dans un troisième temps, nous avons étudié les interactions synaptiques entre ces deux populations de cellules. Les enregistrements en whole-cell patch-clamp dans le CeM ont démontré que les effets inhibiteurs de l'ocytocine résultaient de l'augmentation massive des courants GABAergique résultant de l'activation des neurones dans le CeL. Finalement, les effets de l'ocytocine et de la vasopressine sur l'activité évoquée ont été étudiés. Nous avons pu montrer que la probabilité d'évoquer un potentiel d'action dans le CeM, par stimulation de l'amygdale basolatérale, était augmentée sous l'effet de la vasopressine et diminuée sous l'action de l'ocytocine. Par contre, l'impact de la stimulation des afférences corticales sur les neurones du CeL était augmenté par l'application de l'ocytocine. L'ensemble de ces résultats nous a permis de développer un modèle dans lequel les effets comportementaux opposés de la vasopressine et de l'ocytocine sont causés par une activation sélective des deux différentes populations de neurones dans un réseau GABAergique. Un tel modèle pourrait mener au développement de nouveaux traitements anxiolytiques en modulant l'activité des deux récepteurs simultanément. En agissant sur un réseau GABAergique, les effets d'un tel traitement pourraient être rendus encore plus sélectifs en association avec des benzodiazépines classiques.

Selective inhibition of JNK with a peptide inhibitor attenuates pain hypersensitivity and tumor growth in a mouse skin cancer pain model.

Cancer pain significantly affects the quality of cancer patients, and current treatments for this pain are limited. C-Jun N-terminal kinase (JNK) has been implicated in tumor growth and neuropathic pain sensitization. We investigated the role of JNK in cancer pain and tumor growth in a skin cancer pain model. Injection of luciferase-transfected B16-Fluc melanoma cells into a hindpaw of mouse induced robust tumor growth, as indicated by increase in paw volume and fluorescence intensity. Pain hypersensitivity in this model developed rapidly (<5 days) and reached a peak in 2 weeks, and was characterized by mechanical allodynia and heat hyperalgesia. Tumor growth was associated with JNK activation in tumor mass, dorsal root ganglion (DRG), and spinal cord and a peripheral neuropathy, such as loss of nerve fibers in the hindpaw skin and induction of ATF-3 expression in DRG neurons. Repeated systemic injections of D-JNKI-1 (6 mg/kg, i.p.), a selective and cell-permeable peptide inhibitor of JNK, produced an accumulative inhibition of mechanical allodynia and heat hyperalgesia. A bolus spinal injection of D-JNKI-1 also inhibited mechanical allodynia. Further, JNK inhibition suppressed tumor growth in vivo and melanoma cell proliferation in vitro. In contrast, repeated injections of morphine (5 mg/kg), a commonly used analgesic for terminal cancer, produced analgesic tolerance after 1 day and did not inhibit tumor growth. Our data reveal a marked peripheral neuropathy in this skin cancer model and important roles of the JNK pathway in cancer pain development and tumor growth. JNK inhibitors such as D-JNKI-1 may be used to treat cancer pain.

Mutations in B3GALT6, which encodes a glycosaminoglycan linker region enzyme, cause a spectrum of skeletal and connective tissue disorders.

Proteoglycans (PGs) are a major component of the extracellular matrix in many tissues and function as structural and regulatory molecules. PGs are composed of core proteins and glycosaminoglycan (GAG) side chains. The biosynthesis of GAGs starts with the linker region that consists of four sugar residues and is followed by repeating disaccharide units. By exome sequencing, we found that B3GALT6 encoding an enzyme involved in the biosynthesis of the GAG linker region is responsible for a severe skeletal dysplasia, spondyloepimetaphyseal dysplasia with joint laxity type 1 (SEMD-JL1). B3GALT6 loss-of-function mutations were found in individuals with SEMD-JL1 from seven families. In a subsequent candidate gene study based on the phenotypic similarity, we found that B3GALT6 is also responsible for a connective tissue disease, Ehlers-Danlos syndrome (progeroid form). Recessive loss-of-function mutations in B3GALT6 result in a spectrum of disorders affecting a broad range of skeletal and connective tissues characterized by lax skin, muscle hypotonia, joint dislocation, and spinal deformity. The pleiotropic phenotypes of the disorders indicate that B3GALT6 plays a critical role in a wide range of biological processes in various tissues, including skin, bone, cartilage, tendon, and ligament.