273 resultados para SODIUM-SELECTIVE ELECTRODES
em Université de Lausanne, Switzerland
Resumo:
Abstract In humans, the skin is the largest organ of the body, covering up to 2m2 and weighing up to 4kg in an average adult. Its function is to preserve the body from external insults and also to retain water inside. This barrier function termed epidermal permeability barrier (EPB) is localized in the functional part of the skin: the epidermis. For this, evolution has built a complex structure of cells and lipids sealing the surface, the stratum corneum. The formation of this structure is finely tuned since it is not only formed once at birth, but renewed all life long. This active process gives a high plasticity and reactivity to skin, but also leads to various pathologies. ENaC is a sodium channel extensively studied in organs like kidney and lung due to its importance in regulating sodium homeostasis and fluid volume. It is composed of three subunits α, ß and r which are forming sodium selective channel through the cell membrane. Its presence in the skin has been demonstrated, but little is known about its physiological role. Previous work has shown that αENaC knockout mice displayed an abnormal epidermis, suggesting a role in differentiation processes that might be implicated in the EPB. The principal aim of this thesis has been to study the consequences for EPB function in mice deficient for αENaC by molecular and physiological means and to investigate the underlying molecular mechanisms. Here, the barrier function of αENaC knockout pups is impaired. Apparently not immediately after birth (permeability test) but 24h later, when evident water loss differences appeared compared to wildtypes. Neither the structural proteins of the epithelium nor the tights junctions showed any obvious alterations. In contrary, stratum corneum lipid disorders are most likely responsible for the barrier defect, accompanied by an impairment of skin surface acidification. To analyze in details this EPB defect, several hypotheses have been proposed: reduced sensibility to calcium which is the key activator far epidermal formation, or modification of ENaC-mediated ion fluxes/currents inside the epidermis. The cellular localization of ENaC and the action in the skin of CAPl, a positive regulator of ENaC, have been also studied in details. In summary, this study clearly demonstrates that ENaC is a key player in the EPB maintenance, because αENaC knockout pups are not able to adapt to the new environment (ex utero) as efficiently as the wildtypes, most likely due to impaired of sodium handling inside the epidermis. Résumé Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses pathologies. ENaC est un canal sodique très étudié dans le rein et le poumon pour son importance dans la régulation de l'homéostasie sodique et la régulation du volume du milieu intérieur. Il est composé de 3 sous unités, α, ß et y qui forment un pore sélectif pour le sodium dans les membranes. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris dont le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la différentiation et pourrait même être impliqué dans la barrière épithéliale. Le but de cette thèse fut l'étude de la barrière dans ces souris knockouts avec des méthodes moléculaires et physiologiques et la caractérisation des mécanismes moléculaire impliqués. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient un défaut de la barrière. Ce défaut n'est pas visible immédiatement à la naissance (test de perméabilité), mais 24h plus tard, lorsque les tests de perte d'eau transépithéliale montrent une différence évidente avec les animaux contrôles. Ni les protéines de structures ni les jonctions serrées de l'épiderme ne présentaient d'imperfections majeures. A l'inverse, les lipides de la couche cornée présentaient un problème de maturation (expliquant le phénotype de la barrière), certainement consécutif au défaut d'acidification à la surface de la peau que nous avons observé. D'autres mécanismes ont été explorées afin d'investiguer cette anomalie de la barrière, comme la réduction de sensibilité au calcium qui est le principal activateur de la formation de l'épiderme, ou la modification des flux d'ions entre les couches de l'épiderme. La localisation cellulaire d'ENaC, et l'action de son activateur CAPl ont également été étudiés en détails. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des knockouts ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme. Résumé tout public Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses maladies. ENaC est une protéine formant un canal qui permet le passage sélectif de l'ion sodium à travers la paroi des cellules. Il est très étudié dans le rein pour son importance dans la récupération du sel lors de la concentration de l'urine. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris où le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la peau et plus particulièrement la fonction de barrière de l'épiderme. Le but de cette thèse fut l'étude de la fonction de barrière dans ces souris mutantes, au niveau tissulaire et cellulaire. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient une peau plus perméable que celle des animaux contrôles, grâce à une machine mesurant la perte d'eau à travers la peau. Ce défaut n'est visible que 24h après la naissance, mais nous avons pu montrer que les animaux mutants perdaient quasiment 2 fois plus d'eau que les contrôles. Au niveau moléculaire, nous avons pu montrer que ce défaut provenait d'un problème de maturation des lipides qui composent la barrière de la peau. Cette maturation est incomplète vraisemblablement à cause d'un défaut de mouvement des ions dans les couches les plus superficielles de l'épiderme, et cela à cause de l'absence du canal ENaC. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des mutants ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme.
Preretinal partial pressure of oxygen gradients before and after experimental pars plana vitrectomy.
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PURPOSE: To evaluate preretinal partial pressure of oxygen (PO2) gradients before and after experimental pars plana vitrectomy. METHODS: Arteriolar, venous, and intervascular preretinal PO2 gradients were recorded in 7 minipigs during slow withdrawal of oxygen-sensitive microelectrodes (10-μm tip diameter) from the vitreoretinal interface to 2 mm into the vitreous cavity. Recordings were repeated after pars plana vitrectomy and balanced salt solution (BSS) intraocular perfusion. RESULTS: Arteriolar, venous, and intervascular preretinal PO2 at the vitreoretinal interface were 62.3 ± 13.8, 22.5 ± 3.3, and 17.0 ± 7.5 mmHg, respectively, before vitrectomy; 97.7 ± 19.9, 40.0 ± 21.9, and 56.3 ± 28.4 mmHg, respectively, immediately after vitrectomy; and 59.0 ± 27.4, 25.2 ± 3.0, and 21.5 ± 4.5 mmHg, respectively, 2½ hours after interruption of BSS perfusion. PO2 2 mm from the vitreoretinal interface was 28.4 ± 3.6 mmHg before vitrectomy; 151.8 ± 4.5 mmHg immediately after vitrectomy; and 34.8 ± 4.1 mmHg 2½ hours after interruption of BSS perfusion. PO2 gradients were still present after vitrectomy, with the same patterns as before vitrectomy. CONCLUSION: Preretinal PO2 gradients are not eliminated after pars plana vitrectomy. During BSS perfusion, vitreous cavity PO2 is very high. Interruption of BSS perfusion evokes progressive equilibration of vitreous cavity PO2 with concomitant progressive return of preretinal PO2 gradients to their previtrectomy patterns. This indicates that preretinal diffusion of oxygen is not altered after vitrectomy. The beneficial effect of vitrectomy in ischemic retinal diseases or macular edema may be related to other mechanisms, such as increased oxygen convection currents or removal of growth factors and cytokines secreted in the vitreous.
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1. Respiratory alkalosis accompanies the clinical syndrome of tetany, precipitates cardiac arrhythmias and predisposes to coronary vasoconstriction. Magnesium plays a critical role in the maintenance of membrane function, and magnesium depletion is often associated with cardiac arrhythmias or vasoconstriction. 2. As technology for detecting circulating ionized magnesium (the most interesting form with respect to physiological and biological properties) is now available in the form of new magnesium-selective electrodes, the effect of respiratory alkalosis induced by voluntary overbreathing for 30 min on circulating ionized magnesium was studied in eight healthy subjects. 3. The total plasma magnesium concentration was not modified by hyperventilation. On the contrary, hyperventilation was associated with a significant reduction in the ionized magnesium concentration of 0.05 (0.02-0.15) mmol/l (median and range) and in the free magnesium fraction of 0.06 (0.01-0.19). During hyperventilation the relative intravascular magnesium mass, calculated from changes in total plasma magnesium concentration and haematocrit, decreased significantly. 4. It is concluded that acute overbreathing reduces the circulating ionized magnesium concentration and the intravascular magnesium mass. It is therefore conceivable that extracellular magnesium deficiency is at least a subsidiary cause of the syndrome of tetany and the cardiac complications that are precipitated by hyperventilation.
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BACKGROUND: Depending on its magnitude, lower body negative pressure (LBNP) has been shown to induce a progressive activation of neurohormonal, renal tubular, and renal hemodynamic responses, thereby mimicking the renal responses observed in clinical conditions characterized by a low effective arterial volume such as congestive heart failure. Our objective was to evaluate the impact of angiotensin II receptor blockade with candesartan on the renal hemodynamic and urinary excretory responses to a progressive orthostatic stress in normal subjects. METHODS: Twenty healthy men were submitted to three levels of LBNP (0, -10, and -20 mbar or 0, -7.5, and -15 mm Hg) for 1 hour according to a crossover design with a minimum of 2 days between each level of LBNP. Ten subjects were randomly allocated to receive a placebo and ten others were treated with candesartan 16 mg orally for 10 days before and during the three levels of LBNP. Systemic and renal hemodynamics, renal sodium excretions, and the hormonal response were measured hourly before, during, and for 2 hours after LBNP. RESULTS: During placebo, LBNP induced no change in systemic and renal hemodynamics, but sodium excretion decreased dose dependently with higher levels of LBNP. At -20 mbar, cumulative 3-hour sodium balance was negative at -2.3 +/- 2.3 mmol (mean +/- SEM). With candesartan, mean blood pressure decreased (76 +/- 1 mm Hg vs. 83 +/- 3 mm Hg, candesartan vs. placebo, P < 0.05) and renal plasma flow increased (858 +/- 52 mL/min vs. 639 +/- 36 mL/min, candesartan vs. placebo, P < 0.05). Glomerular filtration rate (GFR) was not significantly higher with candesartan (127 +/- 7 mL/min in placebo vs. 144 +/- 12 mL/min in candesartan). No significant decrease in sodium and water excretion was found during LBNP in candesartan-treated subjects. At -20 mbar, the 3-hour cumulative sodium excretion was + 4.6 +/- 1.4 mmol in the candesartan group (P= 0.02 vs. placebo). CONCLUSION: Selective blockade of angiotensin II type 1 (AT1) receptors with candesartan increases renal blood flow and prevents the antinatriuresis during sustained lower body negative pressure despite a modest decrease in blood pressure. These results thus provide interesting insights into potential benefits of AT1 receptor blockade in sodium-retaining states such as congestive heart failure.
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The epithelial sodium channel (ENaC) is a key element for the maintenance of sodium balance and the regulation of blood pressure. Three homologous ENaC subunits (alpha, beta and gamma) assemble to form a highly Na+-selective channel. However, the subunit stoichiometry of ENaC has not yet been solved. Quantitative analysis of cell surface expression of ENaC alpha, beta and gamma subunits shows that they assemble according to a fixed stoichiometry, with alpha ENaC as the most abundant subunit. Functional assays based on differential sensitivities to channel blockers elicited by mutations tagging each alpha, beta and gamma subunit are consistent with a four subunit stoichiometry composed of two alpha, one beta and one gamma. Expression of concatameric cDNA constructs made of different combinations of ENaC subunits confirmed the four subunit channel stoichiometry and showed that the arrangement of the subunits around the channel pore consists of two alpha subunits separated by beta and gamma subunits.
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Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.
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Acid-sensing ion channels (ASICs) are neuronal Na(+) channels that belong to the epithelial Na(+) channel/degenerin family. ASICs are transiently activated by a rapid drop in extracellular pH. Conditions of low extracellular pH, such as ischemia and inflammation in which ASICs are thought to be active, are accompanied by increased protease activity. We show here that serine proteases modulate the function of ASIC1a and ASIC1b but not of ASIC2a and ASIC3. We show that protease exposure shifts the pH dependence of ASIC1a activation and steady-state inactivation to more acidic pH. As a consequence, protease exposure leads to a decrease in current response if ASIC1a is activated by a pH drop from pH 7.4. If, however, acidification occurs from a basal pH of approximately 7, protease-exposed ASIC1a shows higher activity than untreated ASIC1a. We provide evidence that this bi-directional regulation of ASIC1a function also occurs in neurons. Thus, we have identified a mechanism that modulates ASIC function and may allow ASIC1a to adapt its gating to situations of persistent extracellular acidification.
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Salt taste in mammals can trigger two divergent behavioural responses. In general, concentrated saline solutions elicit robust behavioural aversion, whereas low concentrations of NaCl are typically attractive, particularly after sodium depletion. Notably, the attractive salt pathway is selectively responsive to sodium and inhibited by amiloride, whereas the aversive one functions as a non-selective detector for a wide range of salts. Because amiloride is a potent inhibitor of the epithelial sodium channel (ENaC), ENaC has been proposed to function as a component of the salt-taste-receptor system. Previously, we showed that four of the five basic taste qualities-sweet, sour, bitter and umami-are mediated by separate taste-receptor cells (TRCs) each tuned to a single taste modality, and wired to elicit stereotypical behavioural responses. Here we show that sodium sensing is also mediated by a dedicated population of TRCs. These taste cells express the epithelial sodium channel ENaC, and mediate behavioural attraction to NaCl. We genetically engineered mice lacking ENaCalpha in TRCs, and produced animals exhibiting a complete loss of salt attraction and sodium taste responses. Together, these studies substantiate independent cellular substrates for all five basic taste qualities, and validate the essential role of ENaC for sodium taste in mice.
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Aldosterone increases transepithelial Na+ transport in the urinary bladder of Bufo marinus. The response is characterized by 3 distinct phases: 1) a lag period of about 60 min, ii) an initial phase (early response) of about 2 hr during which Na+ transport increases rapidly and transepithelial electrical resistance falls, and iii) a late phase (late response) of about 4 to 6 hr during which Na+ transport still increases significantly but with very little change in resistance. Triiodothyronine (T3, 6 nM) added either 2 or 18 hr before aldosterone selectively antagonizes the late response. T3 per se (up to 6 nM) has no effect on base-line Na+ transport. The antagonist activity of T3 is only apparent after a latent period of about 6 to 8 hr. It is not rapidly reversible after a 4-hr washout of the hormone. The effects appear to be selective for thyromimetic drugs since reverse T3 (rT3) is inactive and isopropyldiiodothyronine (isoT2) is more active than T3. The relative activity of these analogs corresponds to their relative affinity for T3 nuclear binding sites which we have previously described. Our data suggest that T3 might control the expression of aldosterone by regulating gene expression, e.g. by the induction of specific proteins, which in turn will inhibit the late mineralocorticoid response, without interaction with the early response.
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PURPOSE: To compare the renal hemodynamic and tubular effects of celecoxib, a selective inhibitor of cyclooxygenase-2 (COX-2) to those of naproxen, a nonselective inhibitor of cyclooxygenases in salt-depleted subjects. METHODS AND SUBJECTS: Forty subjects were randomized into four parallel groups to receive 200 mg celecoxib twice a day, 400 mg celecoxib twice a day, 500 mg naproxen twice a day, or a placebo for 7 days according to a double-blind study design. Blood pressure, renal hemodynamics, and urinary water and electrolyte excretion were measured before and for 3 hours after drug intake on days 1 and 7. RESULTS: Celecoxib had no effect on systemic blood pressure, but short-term transient decreases in renal blood flow and glomerular filtration rate were found with the highest dose of 400 mg on day 1. On the first day, both celecoxib and naproxen decreased urine output (P < .05) and sodium, lithium, and potassium excretion (P < .01). On day 7, similar effects on water and sodium excretion were observed. During repeated administration, a significant sodium retention occurred during the first 3 days. CONCLUSION: In salt-depleted subjects, selective inhibition of COX-2 causes sodium and potassium retention. This suggests that an increased selectivity for COX-2 does not spare the kidney, at least during salt depletion.
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We have investigated the effect of extracellular proteases on the amiloride-sensitive Na+ current (INa) in Xenopus oocytes expressing the three subunits alpha, beta, and gamma of the rat or Xenopus epithelial Na+ channel (ENaC). Low concentrations of trypsin (2 microg/ml) induced a large increase of INa within a few minutes, an effect that was fully prevented by soybean trypsin inhibitor, but not by amiloride. A similar effect was observed with chymotrypsin, but not with kallikrein. The trypsin-induced increase of INa was observed with Xenopus and rat ENaC, and was very large (approximately 20-fold) with the channel obtained by coexpression of the alpha subunit of Xenopus ENaC with the beta and gamma subunits of rat ENaC. The effect of trypsin was selective for ENaC, as shown by the absence of effect on the current due to expression of the K+ channel ROMK2. The effect of trypsin was not prevented by intracellular injection of EGTA nor by pretreatment with GTP-gammaS, suggesting that this effect was not mediated by G proteins. Measurement of the channel protein expression at the oocyte surface by antibody binding to a FLAG epitope showed that the effect of trypsin was not accompanied by an increase in the channel protein density, indicating that proteolysis modified the activity of the channel present at the oocyte surface rather than the cell surface expression. At the single channel level, in the cell-attached mode, more active channels were observed in the patch when trypsin was present in the pipette, while no change in channel activity could be detected when trypsin was added to the bath solution around the patch pipette. We conclude that extracellular proteases are able to increase the open probability of the epithelial sodium channel by an effect that does not occur through activation of a G protein-coupled receptor, but rather through proteolysis of a protein that is either a constitutive part of the channel itself or closely associated with it.
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OBJECTIVE: The specific inhibition of phosphodiesterase (PDE)4 and dual inhibition of PDE3 and PDE4 has been shown to decrease inflammation by suppression of pro-inflammatory cytokine synthesis. We examined the effect of roflumilast, a selective PDE4 inhibitor marketed for severe COPD, and the investigational compound pumafentrine, a dual PDE3/PDE4 inhibitor, in the preventive dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis model. METHODS: The clinical score, colon length, histologic score and colon cytokine production from mice with DSS-induced colitis (3.5% DSS in drinking water for 11 days) receiving either roflumilast (1 or 5 mg/kg body weight/d p.o.) or pumafentrine (1.5 or 5 mg/kg/d p.o.) were determined and compared to vehicle treated control mice. In the pumafentrine-treated animals, splenocytes were analyzed for interferon-γ (IFNγ) production and CD69 expression. RESULTS: Roflumilast treatment resulted in dose-dependent improvements of clinical score (weight loss, stool consistency and bleeding), colon length, and local tumor necrosis factor-α (TNFα) production in the colonic tissue. These findings, however, were not associated with an improvement of the histologic score. Administration of pumafentrine at 5 mg/kg/d alleviated the clinical score, the colon length shortening, and local TNFα production. In vitro stimulated splenocytes after in vivo treatment with pumafentrine showed a significantly lower state of activation and production of IFNγ compared to no treatment in vivo. CONCLUSIONS: These series of experiments document the ameliorating effect of roflumilast and pumafentrine on the clinical score and TNF expression of experimental colitis in mice.