Évaluation neurobiologique des souris spontanément hypertendues : Du vieillissement à la génomique comparative

Le but de cette thèse est premièrement d’évaluer l’effet du vieillissement sur les fonctions psychomotrices des souches de souris sélectionnées génétiquement en fonction de leur tension artérielle (TA); deuxièmement, de localiser les déterminants génétiques des phénotypes psychophysiologiques à partir de souches recombinantes congéniques (RCS). Ces travaux ont mené à la publication de 4 articles. Le premier article décrit l’évaluation des fonctions psychomotrices des souches avec une tension artérielle élevée (HBP), basse (LBP) et normale (NBP). La performance aux épreuves d’exploration, d’habiletés motrices et d’apprentissage spatial, a été mesurée sur deux cohortes âgées respectivement de 12 mois et de trois mois. Indépendamment de l’âge, les HBPs sont hyperactives dans l’open-field (OF), mais pas dans le test d’exploration de trous. Inversement, les LBP explorent moins d’espaces que les NBP et, à trois mois seulement, sont hypoactives dans l’OF. Par ailleurs, les HBPs et les LBP présentent des déficits précoces de coordination motrice et des fonctions visuo-motrices. Le second article concerne l’évaluation longitudinale de la coordination motrice, de l’anxiété et de l’apprentissage spatial des souches HBP, LBP et NBP, à l’âge de deux mois et de 12 mois. Le vieillissement accentue l’hyperactivité des HBPs dans l’OF. Par contre, l’hypoactivité des souris LBP est détectable seulement à l’âge de deux mois. Indépendamment de l’âge, les souris HBP et LBP montrent une perception réduite du danger dans l’épreuve d’anxiété et des dysfonctions visuo-motrices au labyrinthe aquatique. Enfin, des déficits précoces de coordination motrice se manifestent seulement chez les HBPs. Il reste à déterminer si les déficits observés sont liés à des déterminants génétiques indépendants ou secondaires aux altérations de la tension artérielle. Le troisième article présente la comparaison entre les souches consanguines A/J et C57Bl/6J (B6) aux épreuves de l’OF, de la planche à trous, du labyrinthe aquatique et du cintre (coordination motrice). Les B6 explore d’avantage l’OF et la planche à trous. Les B6 sont moins rapides sur le cintre, mais supérieurs aux A/J dans le labyrinthe aquatique, avec une plate-forme invisible ou visible. Ces résultats démontrent l’implication de déterminants génétiques. Cette thèse se termine par un quatrième article sur la localisation des déterminants génétiques de la susceptibilité au stress dans les RCS, dérivées de A/J et B6, et présentant un agencement spécifique de 12.5% du génome. La réactivité émotionnelle est évaluée dans l’OF et le plus-maze; la réponse de stress est mesurée par radio télémétrie de la température interne pendant le stress d’immobilisation (SI) sous diète régulière et riche en sel; l’excrétion des électrolytes urinaires est dosée après 24 heures de diète salée. Les loci les plus significatifs sont situés dans les régions suivantes: de l’émotionalité dans l’OF (Emo1) sur le chr. 1 (LOD=4.6) correspondant à la région homologue impliquée dans la cohorte d’hypertension familiale du Saguenay; de la dopa décarboxylase (ddc) sur le chr. 11 pour l’émergence du plus-maze (LOD=4.7); de la protéine liant l’endotoxine (lbp) sur le chr. 2 pour l’hypothermie initiale en réponse au SI (LOD=4); et de HSP90 sur le chr. 12 pour l’excrétion de Ca++ (LOD=4.6). Des banques de données sont ensuite interrogées pour recenser les polymorphismes des régions régulatrices ou codantes des gènes candidats chez les souches ancestrales A/J et B6, dont les séquences sont disponibles pour le génome entier. Des utilitaires web permettent de dévoiler les changements dans la structure secondaire de l’ARNm, l’interférence avec des microARN ou avec d’autres motifs de liaison. Plusieurs SNPs fonctionnels ont été identifiés pour le QTL du chr. 1, particulièrement dans les éléments de régulation; ceux-ci impliquant des gènes reliés avec les réponses inflammatoire/immunitaire ou avec le système cardiovasculaire. La quantification par la PCR confirme une régulation à la baisse d’atp1a2 dans le cœur et le cerveau des souches susceptibles à l’anxiété. Ces résultats confirment l’intrication des altérations de la susceptibilité au stress et de la régulation de la TA.

Association entre les dérégulations des cellules dendritiques et les altérations des lymphocytes B présentes chez les patients infectés par le VIH

La dérégulation du compartiment B est une conséquence importante de l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), qui peut mener à des manifestations autoimmunes et ultimement à des lymphomes B. Parmi les premières anomalies détectées, on dénote l’activation polyclonale, reflétée par la présence d’hyperglobulinémie (hyper-Ig) et des titres élevés d’autoanticorps chez les patients. On observe également une altération des dynamiques des populations, notamment une expansion de la population des cellules matures activées. De plus, les patients évoluent vers l’incapacité de générer une réponse humorale efficace, et sont sujets à une perte de la mémoire immunologique en phase chronique, caractérisée par une diminution de la population des cellules mémoires et par l’épuisement cellulaire. Toutefois, on connaît très peu les mécanismes impliqués dans de telles altérations. Les cellules dendritiques (DC) sont parmi les premières populations cellulaires à rencontrer et à propager le VIH lors d’une infection, et s’en trouvent affectées directement et indirectement, par le virus et ses composantes. On retrouve en effet une diminution des fréquences de DC dans le sang, les muqueuses et les organes lymphoïdes de patients infectés par le VIH, ainsi qu’un blocage au niveau de la maturation cellulaire. Toutefois, un débat perdure quant à l’apparition de ces altérations durant la phase aigüe de l’infection, et à la restauration des fréquences et des fonctions des DC chez les patients sous traitement. Cette controverse est due à la rareté des études longitudinales incluant des suivis qui s’échelonnent de la phase aigüe à la phase chronique de l’infection. Les DC jouent un rôle important dans le développement, la survie et l’activation des lymphocytes B, de façon T-dépendante et T-indépendante, notamment via des facteurs de croissance tel que BLyS (B lymphocyte stimulator). Par conséquent, nous formulons l’hypothèse que dans le cadre d’une infection VIH, les altérations observées au niveau des cellules B sont modulées par les DC. L’objectif majeur de cette étude est donc d’évaluer l’implication potentielle des DC dans les altérations des cellules B au cours de l’infection par le VIH. Pour ce faire, nous avons d’abord caractérisé de façon longitudinale le statut des populations de DC du sang périphérique de patients infectés au VIH et présentant différents types de progression de la maladie. Cela nous a permis d’évaluer la présence d’une corrélation entre les dynamiques de DC et le type de progression. Par la suite, nous avons évalué la capacité des DC à exprimer BLyS, puis mesuré sa concentration ainsi que celles d’autres facteurs de croissance des cellules B dans le plasma des patients. Enfin, nous avons caractérisé le statut des lymphocytes B, en fonction du stade de l’infection et du taux de progression clinique des patients. Cette étude démontre une diminution de la fréquence des populations de DC myéloïdes (mDC) dans le sang de patients infectés par le VIH sujets à une progression clinique. Cette diminution est observée dès le stade aigu de l’infection et au-delà du traitement antirétroviral (ART). Des concentrations élevées de MCP-1 (monocyte chemotactic protein), MIP (macrophage inflammatory protein) -3α et MIP-3β suggèrent la possibilité d’un drainage vers des sites périphériques. Nous observons également des niveaux supérieurs à la normale de précurseurs CD11c+CD14+CD16- en phase chronique, possiblement liés à une tendence de régénération des DC. Les patients en phase chronique présentent de hautes concentrations plasmatiques de BLyS, reflétée par un haut taux d’expression de cette cytokine par les mDC et leurs précurseurs. Parallèlement, nous observons une expansion des cellules B matures activées ainsi que des taux élevés d’IgG et IgA dans le sang de ces patients. De plus, nous constatons l’expansion d’une population de cellules B qui présente à la fois des caractéristiques de cellules B immatures transitionnelles (TI, transitional immature), et de cellules B recirculantes activées de la zone marginale (MZ, marginal zone), considérées ici comme des «précurseurs/activées de la MZ». Cette étude démontre aussi, chez les progresseurs lents, une meilleure préservation du compartiment des DC du sang périphérique, accompagnée d’une augmentation de précurseurs des DC de phénotype CD11c+CD14+CD16+, ainsi que des concentrations plasmatiques et niveaux d’expression normaux de BLyS. Conséquemment, nous n’avons pas observé d’augmentation des cellules B matures activées et des cellules B précurseurs/activées de la MZ. Toutefois, la fréquence des cellules B matures de la MZ est diminuée, reflétant possiblement leur recrutement vers des sites périphériques et leur contribution à un mécanisme actif de contrôle de la progression de la maladie. L’ensemble de ce travail suggère que dans le cadre d’une infection au VIH, les altérations observées au niveau des DC modulent les anomalies des cellules B. Par conséquent, le maintien de l’équilibre des fonctions DC, notamment les fonctions noninflammatoires, pourrait avoir un impact important dans la prévention de la progression de maladies associées aux altérations du compartiment des cellules B.

Early growth response protein 1 (Egr-1) expression by Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) involves MAPKs and PKB pathways

Un remodelage vasculaire anormal est à la base de la pathogenèse des maladies cardio-vasculaires (MCV) telles que l’athérosclérose et l’hypertension. Des dysfonctionnements au niveau de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires qui jouent un rôle primordial dans le remodelage vasculaire. L’insulin-like growth factor 1 (IGF-1), puissant facteur mitogène, contribue au développement des MCV, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, composantes clés impliquées dans les voies de croissance cellulaire. Ces molécules sont également impliquées dans la modulation de l’expression de nombreux facteurs de transcription, incluant le facteur Egr-1. Egr-1 est régulé à la hausse dans différents types de maladies vasculaires impliquant les voies de signalisation de croissance et de stress oxydant qui par ailleurs peuvent être déclenchées par l’IGF-1. Cependant, la question d’une possible modulation de l’expression d’Egr-1 dans les CMLV demeure inabordée; plus spécifiquement, la caractérisation de la voie de signalisation reliant l’action d’IGF-1 à l’expression d’Egr-1 reste à établir. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’implication de MAPK, PKB et des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) dans l’expression d’Egr-1 induite par l’IGF-1 dans les CMLV. L’IGF-1 a induit une augmentation marquée du niveau protéique de l’Egr-1 en fonction du temps et de la concentration utilisés. Cette augmentation a été inhibée en fonction des doses d’agents pharmacologiques qui ciblent les voies de signalisation de MAPK, PKB et DRO. De plus, l’expression du facteur de transcription, Egr-1, en réponse de l’IGF-1, a été atténuée suite à un blocage pharmacologique des processus cellulaires responsables de la synthèse d’ARN et de synthèse protéique. Pour conclure, on a démontré que l’IGF-1 stimule l’expression d’Egr-1 via les voies de signalisation, impliquant ERK1/2/JNK, PI3K/PKB. On a également proposé que les DRO jouent un rôle important dans ce processus. Dans l’ensemble, nous avons suggéré un nouveau mécanisme par lequel l’IGF-1 promeut la prolifération et l’hypertrophie cellulaire, processus à la base des anomalies vasculaires.

Das OEE-Protein 1 des Photosystem II (oxygen evolving enhancer) der Grünalge Scenedesmus obliquus besitzt Thioredoxin-Aktivität

Die Aminosäure-Sequenzierung an dem als "28 kDa-Thioredoxin f" beschriebenen Protein aus der Grünalge Scenedesmus obliquus hat gezeigt, dass dieses Protein mit dem als OEE bekannten Protein 1 aus dem Photosystem II identisch ist. Die früher postulierte Möglichkeit einer Fusion eines Thioredoxins mit einem Protein unbekannter Natur oder Insertion eines Thioredoxinfragments mit der typischen -Trp-Cys-Gly-Pro-Cys-Sequenz in ein solches Protein hat sich nicht bestätigt. Durch Anwendung einer auf das 33 kDa OEE-Protein ausgerichteten Präparationsmethode konnte gezeigt werden, dass das "28 kDa-Trx f" tatsächlich in den Thylakoidmembranen lokalisiert ist. Das Protein kann so innerhalb eines Tages in hoher Reinheit aus den Thylakoidmembranfragmenten eines Algenrohhomogenats isoliert werden; dabei bleibt die Fähigkeit des OEE-Proteins das chloroplastidäre Enzym Fructosebisphosphatase (FbPase) zu stimulieren erhalten. Mit gleichen Methoden wurden die Grünalgen Chlorella vulgaris und Chlamydomonas reinhardtii auf außergewöhnliche Proteine mit Trx-f Aktivität untersucht. Die hitze- und säurestabile Proteinfraktion aus Chlorella vulgaris enthält ein Protein mit vergleichbarer Molmasse von 26 kDa, das ähnlich wie in Scenedesmus eine Stimulation der chloroplastidären Fructosebisphosphatase zeigt. In dem hitze- und säurestabilen Proteinextrakt aus Chlamydomonas reinhardtii wird solche Aktivität nicht beobachtet. Eine Probe des rekombinanten, homogenen OEE-Proteins aus Spinat wurde auf Stimulation der chloroplastidären FbPase und NADPH-abhängigen Malatdehydrogenase (MDH) untersucht. Das Spinat OEE-Protein 1 zeigt mit diesen Enzymen keine Aktivität. Da das OEE-Protein 1 in Scenedesmus starke FbPase-Stimulation zeigt, die anderen Scenedesmus-Thioredoxine mit Molmassen von 12 kDa (Trx I und II) jedoch hohe Aktivität mit der zellulären Ribonucleotidreduktase zeigen, wird postuliert, dass das OEE-Protein die Funktion des Trx-f in vivo ersetzt.

Posttranslationale Modifikationen und Interaktionspartner der Heterochromatin Protein 1-Homologe HcpA und HcpB in Dictyostelium discoideum

Die Epigenetik repräsentiert einen Teilbereich der Genetik, der sich mit Regulationsmechanismen befasst, welche Einfluss auf die Genexpression nehmen und dabei nicht auf Veränderungen in der DNA-Sequenz beruhen. Ein verbreiteter Mechanismus beruht auf der Kontrolle des Kondensationsgrades der DNA durch posttranslationale Modifizierung von Proteinen. Die Proteine können ein struktureller Bestandteil des Chromatins oder aber an dessen Etablierung und Aufrechterhaltung beteiligt sein. Heterochromatin Protein 1 (HP1) ist ein Schlüsselprotein bei der Bildung und Aufrechterhaltung heterochromatischer Strukturen. Zudem erfüllt es eine Reihe weiterer Funktionen und interagiert mit einer Vielzahl von Proteinen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die HP1-Homologe aus Dictyostelium discoideum umfangreich mit posttranslationalen Modifikationen versehen sind. Eine in der als Interaktionsdomäne bezeichneten Chromo-Shadow-Domäne gelegene Acetylierung steht zumindest in HcpB im Zusammenhang mit der Bildung von Heterochromatin. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass HcpB physisch mit der Histonmethyltransferase SuvA interagiert. Der Einfluss der oben genannten Acetylierung auf die Bildung von Heterochromatin könnte dabei sowohl auf der Kontrolle der Homo- bzw. Heterodimerisierung als auch auf der Kontrolle der Interaktion mit SuvA beruhen. Die hohe Konservierung von HP1-Proteinen führt zu der Frage, ob das humane Homolog HP1α die endogenen HP1-Homologe in Dictyostelium discoideum kompensieren kann. Während humanes HP1α in der Lage ist im Einzel-Knockout mit heterochromatischen Strukturen zu assoziieren scheint der Knockout des zweiten Homologes letal zu sein. Dies legt nahe, dass HP1α nur einen Teil der Funktionen übernehmen kann. Um Interaktionspartner von HcpA und HcpB zu bestimmen wurden mit bioinformatischen Methoden drei Proteine aus Dictyostelium als potentielle Komponenten des Chromatin Assembly Factor 1 (CAF1) identifiziert und untersucht. Vorhergehende Experimente aus anderen Arbeiten stützen die Annahme, dass es sich hierbei um Komponenten des Chromatin Assembly Factor 1 handelt.

"A Sequence in Subdomain 2 of DBL1a of Plasmodium falciparum Erythrocyte Membrane Protein 1 Induces Strain Transcending Antibodies"

Immunity to severe malaria is the first level of immunity acquired to Plasmodium falciparum. Antibodies to the variant antigen PfEMP1 (P. falciparum erythrocyte membrane protein 1) present at the surface of the parasitized red blood cell (pRBC) confer protection by blocking microvascular sequestration. Here we have generated antibodies to peptide sequences of subdomain 2 of PfEMP1-DBL1a previously identified to be associated with severe or mild malaria. A set of sera generated to the amino acid sequence KLQTLTLHQVREYWWALNRKEVWKA, containing the motif ALNRKE, stained the live pRBC. 50% of parasites tested (7/14) were positive both in flow cytometry and immunofluorescence assays with live pRBCs including both laboratory strains and in vitro adapted clinical isolates. Antibodies that reacted selectively with the sequence REYWWALNRKEVWKA in a 15-mer peptide array of DBL1a-domains were also found to react with the pRBC surface. By utilizing a peptide array to map the binding properties of the elicited anti-DBL1a antibodies, the amino acids WxxNRx were found essential for antibody binding. Complementary experiments using 135 degenerate RDSM peptide sequences obtained from 93 Ugandan patient-isolates showed that antibody binding occurred when the amino acids WxLNRKE/D were present in the peptide. The data suggests that the ALNRKE sequence motif, associated with severe malaria, induces strain-transcending antibodies that react with the pRBC surface

Identification, characterization and antigenicity of the Plasmodium vivax rhoptry neck protein 1 (PvRON1)

Background: Plasmodium vivax malaria remains a major health problem in tropical and sub-tropical regions worldwide. Several rhoptry proteins which are important for interaction with and/or invasion of red blood cells, such as PfRONs, Pf92, Pf38, Pf12 and Pf34, have been described during the last few years and are being considered as potential anti-malarial vaccine candidates. This study describes the identification and characterization of the P. vivax rhoptry neck protein 1 (PvRON1) and examine its antigenicity in natural P. vivax infections. Methods: The PvRON1 encoding gene, which is homologous to that encoding the P. falciparum apical sushi protein (ASP) according to the plasmoDB database, was selected as our study target. The pvron1 gene transcription was evaluated by RT-PCR using RNA obtained from the P. vivax VCG-1 strain. Two peptides derived from the deduced P. vivax Sal-I PvRON1 sequence were synthesized and inoculated in rabbits for obtaining anti-PvRON1 antibodies which were used to confirm the protein expression in VCG-1 strain schizonts along with its association with detergent-resistant microdomains (DRMs) by Western blot, and its localization by immunofluorescence assays. The antigenicity of the PvRON1 protein was assessed using human sera from individuals previously exposed to P. vivax malaria by ELISA. Results: In the P. vivax VCG-1 strain, RON1 is a 764 amino acid-long protein. In silico analysis has revealed that PvRON1 shares essential characteristics with different antigens involved in invasion, such as the presence of a secretory signal, a GPI-anchor sequence and a putative sushi domain. The PvRON1 protein is expressed in parasite's schizont stage, localized in rhoptry necks and it is associated with DRMs. Recombinant protein recognition by human sera indicates that this antigen can trigger an immune response during a natural infection with P. vivax. Conclusions: This study shows the identification and characterization of the P. vivax rhoptry neck protein 1 in the VCG-1 strain. Taking into account that PvRON1 shares several important characteristics with other Plasmodium antigens that play a functional role during RBC invasion and, as shown here, it is antigenic, it could be considered as a good vaccine candidate. Further studies aimed at assessing its immunogenicity and protection-inducing ability in the Aotus monkey model are thus recommended.

Red wine anthocyanins are rapidly absorbed in humans and affect monocyte chemoattractant protein 1 levels and antioxidant capacity of plasma

Epidemiological studies suggest that a moderate consumption of anthocyanins may be associated with protection against coronary heart disease. The main dietary sources of anthocyanins include red-coloured fruits and red wine. Although dietary anthocyanins comprise a diverse mixture of molecules, little is known how structural diversity relates to their bioavailability and biological function. The aim of the present study was to evaluate the absorption and metabolism of the 3-monoglucosides of delphinidin, cyanidin, petunidin, peonidin and malvidin in humans and to examine both the effect of consuming a red wine extract on plasma antioxidant status and on monocyte chemoattractant protein I production in healthy human subjects. After a 12-h overnight fast, seven healthy volunteers received 12 g of an anthocyanin extract and provided 13 blood samples in the 24 h following the test meal. Furthermore, urine was collected during this 24-h period. Anthocyanins were detected in their intact form in both plasma and urine samples. Other anthocyanin metabolites could also be detected in plasma and urine and were identified as glucuronides of peonidin and malvidin. Anthocyanins and their metabolites appeared in plasma about 30 min after ingestion of the test meal and reached their maximum value around 1.6 h later for glucosides and 2.5 h for glucuronides. Total urinary excretion of red wine anthocyanins was 0.05+/-0.01% of the administered dose within 24 h. About 94% of the excreted anthocyanins was found in urine within 6 h. In spite of the low concentration of anthocyanins found in plasma, an increase in the antioxidant capacity and a decrease in MCP-1 circulating levels in plasma were observed. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 regulates collagen-stimulated platelet function by modulating the association of phosphatidylinositol 3-kinase with Grb-2-associated binding protein-1 and linker for activation of T cells

Background: Platelet activation by collagen depends on signals transduced by the glycoprotein (GP)VI–Fc receptor (FcR)-chain collagen receptor complex, which involves recruitment of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) to phosphorylated tyrosines in the linker for activation of T cells (LAT). An interaction between the p85 regulatory subunit of PI3K and the scaffolding molecule Grb-2-associated binding protein-1 (Gab1), which is regulated by binding of the Src homology 2 domain-containing protein tyrosine phosphatase-2 (SHP-2) to Gab1, has been shown in other cell types to sustain PI3K activity to elicit cellular responses. Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) functions as a negative regulator of platelet reactivity and thrombosis, at least in part by inhibiting GPVI–FcR-chain signaling via recruitment of SHP-2 to phosphorylated immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs in PECAM-1. Objective: To investigate the possibility that PECAM-1 regulates the formation of the Gab1–p85 signaling complexes, and the potential effect of such interactions on GPVI-mediated platelet activation in platelets. Methods: The ability of PECAM-1 signaling to modulate the LAT signalosome was investigated with immunoblotting assays on human platelets and knockout mouse platelets. Results: PECAM-1-associated SHP-2 in collagen-stimulated platelets binds to p85, which results in diminished levels of association with both Gab1 and LAT and reduced collagen-stimulated PI3K signaling. We therefore propose that PECAM-1-mediated inhibition of GPVI-dependent platelet responses result, at least in part, from recruitment of SHP-2–p85 complexes to tyrosine-phosphorylated PECAM-1, which diminishes the association of PI3K with activatory signaling molecules, such as Gab1 and LAT.

Localization of calcitonin receptor-like receptor (CLR) and receptor activity-modifying protein 1 (RAMP1) in human gastrointestinal tract

Calcitonin gene-related peptide (CGRP) exerts its diverse effects on vasodilation, nociception, secretion, and motor function through a heterodimeric receptor comprising of calcitonin receptor-like receptor (CLR) and receptor activity-modifying protein 1 (RAMP1). Despite the importance of CLR.RAMP1 in human disease, little is known about its distribution in the human gastrointestinal (GI) tract, where it participates in inflammation and pain. In this study, we determined that CLR and RAMP1 mRNAs are expressed in normal human stomach, ileum and colon by RT-PCR. We next characterized antibodies that we generated to rat CLR and RAMP1 in transfected HEK cells. Having characterized these antibodies in vitro, we then localized CLR-, RAMP1-, CGRP- and intermedin-immunoreactivity (IMD-IR) in various human GI segments. In the stomach, nerve bundles in the myenteric plexus and nerve fibers throughout the circular and longitudinal muscle had prominent CLR-IR. In the proximal colon and ileum, CLR was found in nerve varicosities of the myenteric plexus and surrounding submucosal neurons. Interestingly, CGRP expressing fibers did not co-localize, but were in close proximity to CLR. However, CLR and RAMP1, the two subunits of a functional CGRP receptor were clearly localized in myenteric plexus, where they may form functional cell-surface receptors. IMD, another member of calcitonin peptide family was also found in close proximity to CLR, and like CGRP, did not co-localize with either CLR or RAMP1 receptors. Thus, CGRP and IMD appear to be released locally, where they can mediate their effect on their receptors regulating diverse functions such as inflammation, pain and motility.

Post-endocytic sorting of calcitonin receptor-like receptor and receptor activity-modifying protein 1

Calcitonin receptor-like receptor (CLR) and the receptor activity-modifying protein 1 (RAMP1) comprise a receptor for calcitonin gene-related peptide (CGRP). Although CGRP induces endocytosis of CLR/RAMP1, little is known about post-endocytic sorting of these proteins. We observed that the duration of stimulation with CGRP markedly affected post-endocytic sorting of CLR/RAMP1. In HEK and SK-N-MC cells, transient stimulation (10(-7) M CGRP, 1 h), induced CLR/RAMP1 recycling with similar kinetics (2-6 h), demonstrated by labeling receptors in living cells with antibodies to extracellular epitopes. Recycling of CLR/RAMP1 correlated with resensitization of CGRP-induced increases in [Ca(2+)](i). Cycloheximide did not affect resensitization, but bafilomycin A(1), an inhibitor of vacuolar H(+)-ATPases, abolished resensitization. Recycling CLR and RAMP1 were detected in endosomes containing Rab4a and Rab11a, and expression of GTPase-defective Rab4aS22N and Rab11aS25N inhibited resensitization. After sustained stimulation (10(-7) M CGRP, >2 h), CLR/RAMP1 trafficked to lysosomes. RAMP1 was degraded approximately 4-fold more rapidly than CLR (RAMP1, 45% degradation, 5 h; CLR, 54% degradation, 16 h), determined by Western blotting. Inhibitors of lysosomal, but not proteasomal, proteases prevented degradation. Sustained stimulation did not induce detectable mono- or polyubiquitination of CLR or RAMP1, determined by immunoprecipitation and Western blotting. Moreover, a RAMP1 mutant lacking the only intracellular lysine (RAMP1K142R) internalized and was degraded normally. Thus, after transient stimulation with CGRP, CLR and RAMP1 traffic from endosomes to the plasma membrane, which mediates resensitization. After sustained stimulation, CLR and RAMP1 traffic from endosomes to lysosomes by ubiquitin-independent mechanisms, where they are degraded at different rates.

Localization of calcitonin receptor-like receptor and receptor activity modifying protein 1 in enteric neurons, dorsal root ganglia, and the spinal cord of the rat

Calcitonin receptor-like receptor (CLR) and receptor activity modifying protein 1 (RAMP1) comprise a receptor for calcitonin gene related peptide (CGRP) and intermedin. Although CGRP is widely expressed in the nervous system, less is known about the localization of CLR and RAMP1. To localize these proteins, we raised antibodies to CLR and RAMP1. Antibodies specifically interacted with CLR and RAMP1 in HEK cells coexpressing rat CLR and RAMP1, determined by Western blotting and immunofluorescence. Fluorescent CGRP specifically bound to the surface of these cells and CGRP, CLR, and RAMP1 internalized into the same endosomes. CLR was prominently localized in nerve fibers of the myenteric and submucosal plexuses, muscularis externa and lamina propria of the gastrointestinal tract, and in the dorsal horn of the spinal cord of rats. CLR was detected at low levels in the soma of enteric, dorsal root ganglia (DRG), and spinal neurons. RAMP1 was also localized to enteric and DRG neurons and the dorsal horn. CLR and RAMP1 were detected in perivascular nerves and arterial smooth muscle. Nerve fibers containing CGRP and intermedin were closely associated with CLR fibers in the gastrointestinal tract and dorsal horn, and CGRP and CLR colocalized in DRG neurons. Thus, CLR and RAMP1 may mediate the effects of CGRP and intermedin in the nervous system. However, mRNA encoding RAMP2 and RAMP3 was also detected in the gastrointestinal tract, DRG, and dorsal horn, suggesting that CLR may associate with other RAMPs in these tissues to form a receptor for additional peptides such as adrenomedullin.

Na+-glucose transporter-2 messenger ribonucleic acid expression in kidney of diabetic rats correlates with glycemic levels: Involvement of hepatocyte nuclear factor-1 alpha expression and activity

Mutations in Na+-glucose transporters (SGLT)-2 and hepatocyte nuclear factor (HNF)-1 alpha genes have been related to renal glycosuria and maturity-onset diabetes of the young 3, respectively. However, the expression of these genes have not been investigated in type 1 and type 2 diabetes. Here in kidney of diabetic rats, we tested the hypotheses that SGLT2 mRNA expression is altered; HNF-1 alpha is involved in this regulation; and glycemic homeostasis is a related mechanism. The in vivo binding of HNF-1 alpha into the SGLT2 promoter region in renal cortex was confirmed by chromatin immunoprecipitation assay. SGLT2 and HNF-1 alpha mRNA expression (by Northern and RT-PCR analysis) and HNF-1 binding activity of nuclear proteins (by EMSA) were investigated in diabetic rats and treated or not with insulin or phlorizin (an inhibitor of SGLT2). Results showed that diabetes increases SGLT2 and HNF-1 alpha mRNA expression (similar to 50%) and binding of nuclear proteins to a HNF-1 consensus motif (similar to 100%). Six days of insulin or phlorizin treatment restores these parameters to nondiabetic-rat levels. Moreover, both treatments similarly reduced glycemia, despite the differences in plasma insulin and urinary glucose concentrations, highlighting the plasma glucose levels as involved in the observed modulations. This study shows that SGLT2 mRNA expression and HNF-1 alpha expression and activity correlate positively in kidney of diabetic rats. It also shows that diabetes-induced changes are reversed by lowering glycemia, independently of insulinemia. Our demonstration that HNF-1 alpha binds DNA that encodes SGLT2 supports the hypothesis that HNF-1 alpha, as a modulator of SGLT2 expression, may be involved in diabetic kidney disease.