The inositol Inpp5k 5-phosphatase affects osmoregulation through the vasopressin-aquaporin 2 pathway in the collecting system.

Inositol Inpp5k (or Pps, SKIP) is a member of the inositol polyphosphate 5-phosphatases family with a poorly characterized function in vivo. In this study, we explored the function of this inositol 5-phosphatase in mice and cells overexpressing the 42-kDa mouse Inpp5k protein. Inpp5k transgenic mice present defects in water metabolism characterized by a reduced plasma osmolality at baseline, a delayed urinary water excretion following a water load, and an increased acute response to vasopressin. These defects are associated with the expression of the Inpp5k transgene in renal collecting ducts and with alterations in the arginine vasopressin/aquaporin-2 signalling pathway in this tubular segment. Analysis in a mouse collecting duct mCCD cell line revealed that Inpp5k overexpression leads to increased expression of the arginine vasopressin receptor type 2 and increased cAMP response to arginine vasopressin, providing a basis for increased aquaporin-2 expression and plasma membrane localization with increased osmotically induced water transport. Altogether, our results indicate that Inpp5k 5-phosphatase is important for the control of the arginine vasopressin/aquaporin-2 signalling pathway and water transport in kidney collecting ducts.

The nitric oxide pathway in pig isolated calyceal smooth muscle.

In pig and humans, whose kidneys have a multi-calyceal collecting system, the initiation of ureteral peristalsis takes place in the renal calyces. In the pig and human ureter, recent evidence suggests that nitric oxide (NO) is an inhibitory mediator that may be involved in the regulation of peristalsis. This study was designed to assess whether the NO synthase/NO/cyclic GMP pathway modulates the motility of pig isolated calyceal smooth muscle. Immunohistochemistry revealed a moderate overall innervation of the smooth muscle layer, and no neuronal or inducible NO synthase (NOS) immunoreactivities. Endothelial NOS immunoreactivities were observed in the urothelium and vascular endothelium, and numerous cyclic GMP-immunoreactive (-IR) calyceal smooth muscle cells were found. As measured by monitoring the conversion of L-arginine to L-citrulline, Ca(2+)-dependent NOS activity was moderate. Assessment of functional effects was performed in tissue baths and showed that NO and SIN-1 decreased spontaneous and induced contractions of isolated preparations in a concentration-dependent manner. In strips exposed to NO, there was a 10-fold increase of the cyclic GMP levels compared with control preparations (P < 0.01). It is concluded that a non-neuronal NOS/NO/cyclic GMP pathway is present in pig calyces, where it may influence motility. The demonstration of cyclic GMP-IR smooth muscle cells suggests that NO acts directly on these cells. This NOS/NO/cyclic GMP pathway may be a target for drugs inhibiting peristalsis of mammalian upper urinary tract. Neurourol. Urodynam. 18:673-685, 1999.

Decoupled post-glacial history in mutualistic plant-insect interactions: insights from the yellow loosestrife (Lysimachia vulgaris) and its associated oil-collecting bees (Macropis europaea and M-fulvipes)

AimWe take a comparative phylogeographical approach to assess whether three species involved in a specialized oil-rewarding pollination system (i.e. Lysimachia vulgaris and two oil-collecting bees within the genus Macropis) show congruent phylogeographical trajectories during post-glacial colonization processes. Our working hypothesis is that within specialized mutualistic interactions, where each species relies on the co-occurrence of the other for survival and/or reproduction, partners are expected to show congruent evolutionary trajectories, because they are likely to have followed parallel migration routes and to have shared glacial refugia. LocationWestern Palaearctic. MethodsOur analysis relies on the extensive sampling of 104 Western Palaearctic populations (totalling 434, 159 and 74 specimens of Lysimachiavulgaris, Macropiseuropaea and Macropisfulvipes, respectively), genotyped with amplified fragment length polymorphism. Based on this, we evaluated the regional genetic diversity (Shannon diversity and allele rarity index) and genetic structure (assessed using structure, population networks, isolation-by-distance and spatial autocorrelation metrics) of each species. Finally, we compared the general phylogeographical patterns obtained. ResultsContrary to our expectations, the analyses revealed phylogeographical signals suggesting that the investigated organisms demonstrate independent post-glacial trajectories as well as distinct contemporaneous demographic parameters, despite their mutualistic interaction. Main conclusionsThe mutualistic partners investigated here are likely to be experiencing distinct and independent evolutionary dynamics because of their contrasting life-history traits (e.g. dispersal abilities), as well as distinct hubs and migration routes. Such conditions would prevent and/or erase any signature of co-structuring of lineages in space and time. As a result, the lack of phylogeographical congruence driven by differences in life-history traits might have arisen irrespective of the three species having shared similar Pleistocene glacial refugia.

Regulation of sodium transport in the cortical collecting duct : physiological role of GILZ in vitro and in vivo : characterisation of Na+ transport in the mCCDcl1 cell line

SUMMARY Regulation of sodium excretion by the kidney is a key mechanism in the long term regulation of blood pressure, and when altered it constitutes a risk factor for the appearance of arterial hypertension. Aldosterone, which secretion depends upon salt intake in the diet, is a steroid hormone that regulates sodium reabsorption in the distal part of the nephron (functional unit of the kidney) by modulating gene transcription. It has been shown that it can act synergistically with the peptidic hormone insulin through the interaction of their signalisation pathways. Our work consisted of two distinct parts: 1) the in vitro and in vivo characterisation of Glucocorticoid-Induced Leucine Zipper (GILZ) (an aldosterone-induced gene) mechanism of action; 2) the in vitro characterisation of insulin mechanism of action and its interaction with aldosterone. GILZ mRNA, coded by the TSC22D3 gene, is strongly induced by aldosterone in the cell line of principal cells of the cortical collecting duct (CCD) mpkCCDc14, suggesting that GILZ is a mediator of aldosterone response. Co-expression of GILZ and the amiloride-sensitive epithelial sodium channel ENaC in vitro in the Xenopus oocyte expression system showed that GILZ has no direct effect on the ENaC-mediated Na+ current in basal conditions. To define the role of GILZ in the kidney and in other organs (colon, heart, skin, etc.), a conditional knock-out mouse is being produced and will allow the in vivo study of its role. Previous data showed that insulin induced a transepithelial sodium transport at supraphysiological concentrations. Insulin and the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) are able to bind to each other receptor with an affinity 50 to 100 times lower than to their cognate receptor. Our starting hypothesis was that the insulin effect observed at these supraphysiological concentrations is actually mediated by the IGF receptor type 1 (IGF-1R). In a new cell line that presents all the characteristics of the principal cells of the CCD (mCCDc11) we have shown that both insulin and IGF-1 induce a physiologically significant increase of Na+ transport through the activation of IGF-1R. Aldosterone and insulin/IGF-1 have an additive effect on Na+ transport, through the activation of the PI3-kinase (PI3-K) pathway and the phosphorylation of the serum- and glucocorticoid-induced kinase 1 (Sgk1) by the IGF-1R, and the induction of Sgk1 expression by aldosterone. Thus, Sgk1 integrates IGF-1/insulin and aldosterone effects. We suggest that IGF-1 is physiologically relevant in the modulation of sodium balance, while insulin can only regulate Na+ transport at supraphysiological conditions. Both hormones would bind to the IGF-1R and induce Na+ transport by activating the PI3-K PDK1/2 - Sgk1 pathway. We have shown for the first time that Sgk1 is expressed and phosphorylated in principal cells of the CCD in basal conditions, although the mechanism that maintains Sgk1 phosphorylation is not known. This new role for IGF-1 suggests that it could be a salt susceptibility gene. In effect, IGF-1 stimulates Na+ and water transport in the kidney in vivo. Moreover, 35 % of the acromegalic patients (overproduction of growth hormone and IGF-1) are hypertensives (higher proportion than in normal population), and genetic analysis suggest a link between the IGF-1 gene locus and blood pressure. RÉSUMÉ La régulation de l'excrétion rénale de sodium (Na+) joue un rôle principal dans le contrôle à long terme de la pression sanguine, et ses altérations constituent un facteur de risque de l'apparition d'une hypertension artérielle. L'aldosterone, dont la sécrétion dépend de l'apport en sel dans la diète, est une hormone stéroïdienne qui régule la réabsorption de Na+ dans la partie distale du nephron (unité fonctionnelle du rein) en contrôlant la transcription de gènes. Elle peut agir de façon synergistique avec l'hormone peptidique insuline, probablement via l'interaction de leurs voies de signalisation cellulaire. Le but de notre travail comportait deux volets: 1) caractériser in vitro et in vivo le mécanisme d'action du Glucocorticoid Induced Leucine Zipper (GILZ) (un gène induit par l'aldosterone); 2) caractériser in vitro le mécanisme d'action de l'insuline et son interaction avec l'aldosterone. L'ARNm de GILZ, codé par le gène TSC22D3, est induit par l'aldosterone dans la lignée cellulaire de cellules principales du tubule collecteur cortical (CCD) mpkCCDc14, suggérant que GILZ est un médiateur potentiel de la réponse à l'aldosterone. La co-expression in vitro de GILZ et du canal à Na+ sensible à l'amiloride ENaC dans le système d'expression de l'oocyte de Xénope a montré que GILZ n'a pas d'effet sur les courants sodiques véhiculées par ENaC en conditions basales. Une souris knock-out conditionnelle de GILZ est en train d'être produite et permettra l'étude in vivo de son rôle dans le rein et d'autres organes. Des expériences préliminaires ont montré que l'insuline induit un transport transépithelial de Na+ à des concentrations supraphysiologiques. L'insuline et l'insulin-like growth factor 1 (IGF-1) peuvent se lier à leurs récepteurs réciproques avec une affinité 50 à 100 fois moindre qu'à leur propre récepteur. Nous avons donc proposé que l'effet de l'insuline soit médié par le récepteur à l'IGF type 1 (IGF-1R). Dans une nouvelle lignée cellulaire qui présente toutes les caractéristiques des cellules principales du CCD (mCCDc11) nous avons montré que les deux hormones induisent une augmentation physiologiquement significative du transport du Na+ par l'activation des IGF-1 R. Aldosterone et insuline/IGF-1 ont un effet additif sur le transport de Na+, via l'activation de la voie de la PI3-kinase et la phosphorylation de la serum- and glucocorticoid-induced kinase 1 (Sgk1) par l'IGF-1R, dont l'expression est induite par l'aldosterone. Sgk1 intègre les effets de l'insuline et l'aldosterone. Nous proposons que l'IGF-1 joue un rôle dans la modulation physiologique de la balance sodique, tandis que l'insuline régule le transport de Na+ à des concentrations supraphysiologiques. Les deux hormones agissent en se liant à l'IGF-1R et induisent le transport de Na+ en activant la cascade de signalisation PI3-K - PDK1/2 - Sgk1. Nous avons montré pour la première fois que Sgk1 est exprimée et phosphorylée dans des conditions basales dans les cellules principales du CCD, mais le mécanisme qui maintient sa phosphorylation n'est pas connu. Ce nouveau rôle pour l'IGF-1 suggère qu'il pourrait être un gène impliqué de susceptibilité au sel. Aussi, l'IGF-1 stimule le transport rénal de Na+ in vivo. De plus, 35 % des patients atteints d'acromégalie (surproduction d'hormone de croissance et d'IGF-1) sont hypertensifs (prévalence plus élevée que la population normale), et des analyses génétiques suggèrent un lien entre le locus du gène de l'IGF-1 et la pression sanguine. RÉSUMÉ GRAND PUBLIC Nos ancêtres se sont génétiquement adaptés pendant des centaines de millénaires à un environnement pauvre en sel (chlorure de sodium) dans la savane équatoriale, où ils consommaient moins de 0,1 gramme de sel par jour. On a commencé à ajouter du sel aux aliments avec l'apparition de l'agriculture (il y a 5000 à 10000 années), et aujourd'hui une diète omnivore, qui inclut des plats préparés, contient plusieurs fois la quantité de sodium nécessaire pour notre fonction physiologique normale (environ 10 grammes par jour). Le corps garde sa concentration constante dans le sang en s'adaptant à une consommation très variable de sel. Pour ceci, il module son excrétion soit directement, soit en sécrétant des hormones régulatrices. Le rein joue un rôle principal dans cette régulation puisque l'excrétion urinaire de sel change selon la diète et peut aller d'une quantité dérisoire à plus de 36 grammes par jour. L'attention qu'on prête au sel est liée à sa relation avec l'hypertension essentielle. Ainsi, le contrôle rénal de l'excrétion de sodium et d'eau est le principal mécanisme dans la régulation de la pression sanguine, et une ingestion excessive de sel pourrait être l'un des facteurs-clé déclenchant l'apparition d'un phénotype hypertensif. L'hormone aldosterone diminue l'excrétion de sodium par le rein en modulant l'expression de gènes qui pourraient être impliqués dans la sensibilité au sel. Dans une lignée cellulaire de rein l'expression du gène TSC22D3, qui se traduit en la protéine Glucocorticoid Induced Leucine Zipper (GILZ), est fortement induite par l'aldosterone. Ceci suggère que GILZ est un médiateur potentiel de l'effet de l'aldosterone, et pourrait être impliqué dans la sensibilité au sel. Pour analyser la fonction de GILZ dans le rein plusieurs approches ont été utilisées. Par exemple, une souris dans laquelle GILZ est spécifiquement inactivé dans le rein est en train d'être produite et permettra l'étude du rôle de GILZ dans l'organisme. De plus, on a montré que GILZ, en conditions basales, n'a pas d'effet direct sur la protéine transportant le sodium à travers la membrane des cellules, le canal sodique épithélial ENaC. On a aussi essayé de trouver des protéines qui interagissent directement avec GILZ utilisant une technique appelée du « double-hybride dans la levure », mais aucun candidat n'a émergé. Des études ont montré que, à de hautes concentrations, l'insuline peut aussi diminuer l'excrétion de sodium. A ces concentrations, elle peut activer son récepteur spécifique, mais aussi le récepteur d'une autre hormone, l'Insulin-Like Growth Factor 1 (IGF-1). En plus, l'infusion d'IGF-1 augmente la rétention rénale de sodium et d'eau, et des mutations du gène codant pour l'IGF-1 sont liées aux différents niveaux de pression sanguine. On a utilisé une nouvelle lignée cellulaire de rein développée dans notre laboratoire, appelée mCCDc11, pour analyser l'importance relative des deux hormones dans l'induction du transport de sodium. On a montré que les deux hormones induisent une augmentation significative du transport de sodium par l'activation de récepteurs à l'IGF-1 et non du récepteur à l'insuline. On a montré qu'à l'intérieur de la cellule leur activation induit une augmentation du transport sodique par le biais du canal ENaC en modifiant la quantité de phosphates fixés sur la protéine Serumand Glucocorticoid-induced Kinase 1 (Sgk1). On a finalement montré que l'IGF-1 et l'aldosterone ont un effet additif sur le transport de sodium en agissant toutes les deux sur Sgk1, qui intègre leurs effets dans le contrôle du transport de sodium dans le rein.

Exploration of the visual system: Part 1: Dissection of the mouse eye for RNA, protein, and histological analyses

Due to the power of genetics, the mouse has become a widely used animal model in vision research. However, its eyeball has an axial length of only about 2 mm. The present protocol describes how to easily dissect the small rodent eye post mortem. This allows collecting different tissues of the eye, i.e., cornea, lens, iris, retina, optic nerve, retinal pigment epithelium (RPE), and sclera. We further describe in detail how to process these eye samples in order to obtain high‐quality RNA for RNA expression profiling studies. Depending on the eye tissue to be analyzed, we present appropriate lysis buffers to prepare total protein lysates for immunoblot and immuno‐precipitation analyses. Fixation, inclusion, embedding, and cryosectioning of the globe for routine histological analyses (HE staining, DAPI staining, immunohistochemistry, in situ hybridization) is further presented. These basic protocols should allow novice investigators to obtain eye tissue samples rapidly for their experiments.