972 resultados para genetically modified mice
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BACKGROUND: Pulmonary vascular diseases are increasingly recognised as important clinical conditions. Pulmonary hypertension associated with a range of aetiologies is difficult to treat and associated with progressive morbidity and mortality. Current therapies for pulmonary hypertension include phosphodiesterase type 5 inhibitors, endothelin receptor antagonists, or prostacyclin mimetics. However, none of these provide a cure and the clinical benefits of these drugs individually decline over time. There is, therefore, an urgent need to identify new treatment strategies for pulmonary hypertension. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Here we show that the PPARbeta/delta agonist GW0742 induces vasorelaxation in systemic and pulmonary vessels. Using tissue from genetically modified mice, we show that the dilator effects of GW0742 are independent of the target receptor PPARbeta/delta or cell surface prostacyclin (IP) receptors. In aortic tissue, vascular relaxant effects of GW0742 were not associated with increases in cGMP, cAMP or hyperpolarisation, but were attributed to inhibition of RhoA activity. In a rat model of hypoxia-induced pulmonary hypertension, daily oral dosing of animals with GW0742 (30 mg/kg) for 3 weeks significantly reduced the associated right heart hypertrophy and right ventricular systolic pressure. GW0742 had no effect on vascular remodelling induced by hypoxia in this model. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: These observations are the first to show a therapeutic benefit of 'PPARbeta/delta' agonists in experimental pulmonary arterial hypertension and provide pre-clinical evidence to favour clinical trials in man.
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The α(1)-adrenergic receptor (AR) subtypes (α(1a), α(1b), and α(1d)) mediate several physiological effects of epinephrine and norepinephrine. Despite several studies in recombinant systems and insight from genetically modified mice, our understanding of the physiological relevance and specificity of the α(1)-AR subtypes is still limited. Constitutive activity and receptor oligomerization have emerged as potential features regulating receptor function. Another recent paradigm is that β arrestins and G protein-coupled receptors themselves can act as scaffolds binding a variety of proteins and this can result in growing complexity of the receptor-mediated cellular effects. The aim of this review is to summarize our current knowledge on some recently identified functional paradigms and signaling networks that might help to elucidate the functional diversity of the α(1)-AR subtypes in various organs.
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Neuropathic pain is a clinical manifestation of nerve injury difficult to treat even with potent analgesic compounds. Here, we used different lines of genetically modified mice to clarify the role played by CB2 cannabinoid receptors in the regulation of the central immune responses leading to the development of neuropathic pain. CB2 knock-out mice and wild-type littermates were exposed to sciatic nerve injury, and both genotypes developed a similar hyperalgesia and allodynia in the ipsilateral paw. Most strikingly, knock-outs also developed a contralateral mirror image pain, associated with an enhanced microglial and astrocytic expression in the contralateral spinal horn. In agreement, hyperalgesia, allodynia, and microglial and astrocytic activation induced by sciatic nerve injury were attenuated in transgenic mice overexpressing CB2 receptors. These results demonstrate the crucial role of CB2 cannabinoid receptor in modulating glial activation in response to nerve injury. The enhanced manifestations of neuropathic pain were replicated in irradiated wild-type mice reconstituted with bone marrow cells from CB2 knock-outs, thus demonstrating the implication of the CB2 receptor expressed in hematopoietic cells in the development of neuropathic pain at the spinal cord.
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Mutations in α, β, or γ subunits of the epithelial sodium channel (ENaC) can downregulate ENaC activity and cause a severe salt-losing syndrome with hyperkalemia and metabolic acidosis, designated pseudohypoaldosteronism type 1 in humans. In contrast, mice with selective inactivation of αENaC in the collecting duct (CD) maintain sodium and potassium balance, suggesting that the late distal convoluted tubule (DCT2) and/or the connecting tubule (CNT) participates in sodium homeostasis. To investigate the relative importance of ENaC-mediated sodium absorption in the CNT, we used Cre-lox technology to generate mice lacking αENaC in the aquaporin 2-expressing CNT and CD. Western blot analysis of microdissected cortical CD (CCD) and CNT revealed absence of αENaC in the CCD and weak αENaC expression in the CNT. These mice exhibited a significantly higher urinary sodium excretion, a lower urine osmolality, and an increased urine volume compared with control mice. Furthermore, serum sodium was lower and potassium levels were higher in the genetically modified mice. With dietary sodium restriction, these mice experienced significant weight loss, increased urinary sodium excretion, and hyperkalemia. Plasma aldosterone levels were significantly elevated under both standard and sodium-restricted diets. In summary, αENaC expression within the CNT/CD is crucial for sodium and potassium homeostasis and causes signs and symptoms of pseudohypoaldosteronism type 1 if missing.
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Cardiac hypertrophy is a complex remodeling process of the heart induced by physiological or pathological stimuli resulting in increased cardiomyocyte size and myocardial mass. Whereas cardiac hypertrophy can be an adaptive mechanism to stressful conditions of the heart, prolonged hypertrophy can lead to heart failure which represents the primary cause of human morbidity and mortality. Among G protein-coupled receptors, the α1-adrenergic receptors (α1-ARs) play an important role in the development of cardiac hypertrophy as demonstrated by numerous studies in the past decades, both in primary cardiomyocyte cultures and genetically modified mice. The results of these studies have provided evidence of a large variety of α1-AR-induced signaling events contributing to the defining molecular and cellular features of cardiac hypertrophy. Recently, novel signaling mechanisms have been identified and new hypotheses have emerged concerning the functional role of the α1-adrenergic receptors in the heart. This review will summarize the main signaling pathways activated by the α1-AR in the heart and their functional implications in cardiac hypertrophy.
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Les maladies cardiovasculaires (MCV) demeurent au tournant de ce siècle la principale cause de mortalité dans le monde. Parmi les facteurs de risque, l’hypercholestérolémie et l’obésité abdominale sont directement liées au développement précoce de l’athérosclérose. L’hypercholestérolémie familiale, communément associée à une déficience des récepteurs des lipoprotéines de basse densité (LDLR), est connue comme cause de maladie précoce d’athérosclérose et de calcification aortique chez l’humain. La subtilisine convertase proprotéine/kexine du type 9 (PCSK9), membre de la famille des proprotéines convertases, est trouvée indirectement associée aux MCV par son implication dans la dégradation du LDLR. Chez l'humain, des mutations du gène PCSK9 conduisent soit à une hypercholestérolémie familiale, soit à une hypocholestérolémie, selon que la mutation entraîne un gain ou une perte de fonction, respectivement. Il demeure incertain si les individus porteurs de mutations causant un gain de fonction de la PCSK9 développeront une calcification aortique ou si des mutations entraînant une perte de fonction provoqueront une obésité abdominale. Dans cette étude, nous avons examiné : 1) l’effet d’une surexpression de PCSK9 dans le foie de souris sur la calcification aortique ; 2) les conséquences d’une déficience en PCSK9 (Pcsk9 KO), mimant une inhibition pharmacologique, sur le tissu graisseux. Nous avons utilisé un modèle de souris transgénique (Tg) surexprimant le cDNA de PCSK9 de souris dans les hépatocytes de souris et démontrons par tomographie calculée qu’une calcification survient de façon moins étendue chez les souris PCSK9 Tg que chez les souris déficientes en LDLR. Alors que le PCSK9 Tg et la déficience en LDLR causaient tous deux une hypercholestérolémie familiale, les niveaux seuls de cholestérol circulant ne parvenaient pas à prédire le degré de calcification aortique. Dans une seconde étude, nous utilisions des souris génétiquement manipulées dépourvues de PSCK9 et démontrons que l’accumulation de graisses viscérales (adipogenèse) apparaît régulée par la PCSK9 circulante. Ainsi, en l’absence de PCSK9, l’adipogenèse viscérale augmente vraisemblablement par régulation post-traductionnelle des récepteurs à lipoprotéines de très basse densité (VLDLR) dans le tissu adipeux. Ces deux modèles mettent en évidence un équilibre dynamique de la PCSK9 dans des voies métaboliques différentes, réalisant un élément clé dans la santé cardiovasculaire. Par conséquent, les essais d’investigations et d’altérations biologiques de la PCSK9 devraient être pris en compte dans un modèle animal valide utilisant une méthode sensible et en portant une attention prudente aux effets secondaires de toute intervention.
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Une sous-population des neurones à dopamine (DA) du mésencéphale ventral du rat et de la souris étant connue pour exprimer l'ARN messager du transporteur vésiculaire 2 du glutamate (VGLUT2), nous avons eu recours à l'immunocytochimie en microscopie électronique, après simple ou double marquage de l'enzyme de synthèse tyrosine hydroxylase (TH) et de VGLUT2, pour déterminer la présence de l'une et/ou l'autre protéine dans les terminaisons (varicosités) axonales de ces neurones et caractériser leur morphologie ultrastructurale dans diverses conditions expérimentales. Dans un premier temps, des rats jeunes (P15) ou adultes (P90), ainsi que des rats des deux âges soumis à l'administration intraventriculaire cérébrale de la cytotoxine 6-hydroxydopamine (6-OHDA) dans les jours suivant la naissance, ont été examinés, afin d'étayer l'hypothèse d'un rôle de VGLUT2 au sein des neurones DA, au cours du développement normal ou pathologique de ces neurones. Chez le jeune rat, ces études ont montré: i) la présence de VGLUT2 dans une fraction importante des varicosités axonales TH immunoréactives du coeur du noyau accumbens ainsi que du néostriatum; ii) une augmentation de la proportion de ces terminaisons doublement marquées dans le noyau accumbens par suite de la lésion 6-OHDA néonatale; iii) le double marquage fréquent des varicosités axonales appartenant à l'innervation DA aberrante (néoinnervation), qui se développe dans la substance noire, par suite de la lésion 6-OHDA néonatale. Des différences significatives ont aussi été notées quant à la dimension des terminaisons axonales marquées pour la TH seulement, VGLUT2 seulement ou TH et VGLUT2. Enfin, à cet âge (P15), toutes les terminaisons doublement marquées sont apparues dotées d'une spécialisation membranaire synaptique, contrairement aux terminaisons marquées pour la TH ou pour VGLUT2 seulement. Dans un deuxième temps, nous avons voulu déterminer le devenir du double phénotype chez le rat adulte (P90) soumis ou non à la lésion 6-OHDA néonatale. Contrairement aux observations recueillies chez le jeune rat, nous avons alors constaté: i) l'absence complète de terminaisons doublement marquées dans le coeur du noyau accumbens et le néostriatum d'animaux intacts, de même que dans les restes de la substance noire des animaux 6-OHDA lésés; ii) une très forte baisse de leurnombre dans le coeur du noyau accumbens des animaux 6-OHDA lésés. Ces observations, suggérant une régression du double phénotype TH/VGLUT2 avec l'âge, sont venues renforcer l'hypothèse d'un rôle particulier d'une co-libération de glutamate par les neurones mésencéphaliques DA au cours du développement. Dans ces conditions, il est apparu des plus intéressants d'examiner l'innervation DA méso-striatale chez deux lignées de souris dont le gène Vglut2 avait été sélectivement invalidé dans les neurones DA du cerveau, ainsi que leurs témoins et des souris sauvages. D'autant que malgré l'utilisation croissante de la souris en neurobiologie, cette innervation DA n'avait jamais fait l'objet d’une caractérisation systématique en microscopie électronique. En raison de possibles différences entre le coeur et la coque du noyau accumbens, l'étude a donc porté sur les deux parties de ce noyau ainsi que le néostriatum et des souris jeunes (P15) et adultes (P70-90) de chaque lignée, préparées pour l'immunocytochimie de la TH, mais aussi pour le double marquage TH et VGLUT2, selon le protocole précédemment utilisé chez le rat. Les résultats ont surpris. Aux deux âges et quel que soit le génotype, les terminaisons axonales TH immunoréactives des trois régions sont apparues comparables quant à leur taille, leur contenu vésiculaire, le pourcentage contenant une mitochondrie et une très faible incidence synaptique (5% des varicosités, en moyenne). Ainsi, chez la souris, la régression du double phénotype pourrait être encore plus précoce que chez le rat, à moins que les deux protéines ne soient très tôt ségréguées dans des varicosités axonales distinctes des mêmes neurones DA. Ces données renforcent aussi l’hypothèse d’une transmission diffuse (volumique) et d’un niveau ambiant de DA comme élément déterminant du fonctionnement du système mésostriatal DA chez la souris comme chez le rat.
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Les dérivés de l’opium (opioïdes) et du cannabis (cannabinoïdes) présentent de nombreuses propriétés intéressantes. Suite à l’identification de leurs récepteurs respectifs, diverses stratégies pharmacologiques ont tenté d’exploiter leurs propriétés analgésiques. Le clonage des récepteurs cannabinoïdes CB1 et CB2 a favorisé la découverte de composés endogènes pour ces récepteurs, les endocannabinoïdes, dont les deux plus étudiés sont l’anandamide et le 2-arachidonyl glycérol (2-AG). Cette découverte a également mené à l’identification d’enzymes qui catalysent l’inactivation de ces cannabinoïdes endogènes : une amidohydrolase des acides gras ou FAAH ainsi qu’une monoacylglycérol lipase ou MAGL. Le système cannabinoïde endogène est régulé à la hausse dans une variété de processus pathologiques, tels que les douleurs inflammatoire et neuropathique. Cette augmentation est habituellement interprétée comme une réaction physiologique visant à rétablir l’homéostasie et elle a notamment été observée en périphérie. Les endocannabinoïdes semblent donc agir de façon spécifique à des moments clés dans certains tissus ciblés afin de minimiser les conséquences reliées au déclenchement de ces douleurs. Cette observation est très intéressante d’un point de vue thérapeutique puisqu’elle suggère la possibilité de cibler les enzymes de dégradation des endocannabinoïdes dans le but d’augmenter leurs concentrations locales et d’ainsi prolonger leur action neuromodulatrice. En périphérie, l’activation des récepteurs cannabinoïdes induit des effets antinociceptifs bénéfiques tout en minimisant les effets indésirables souvent associés à leur activation centrale. Nous avons orienté nos travaux vers la modulation périphérique de ce système endogène à l’aide d’inhibiteurs des enzymes de dégradation des endocannabinoïdes afin d’évaluer leur potentiel thérapeutique et d’élucider les mécanismes d’action qui sous-tendent leurs effets dans des modèles animaux de douleurs inflammatoire et neuropathique. Nous avons démontré que cette approche permet de soulager les symptômes associés à ces deux types de douleurs, et ce via les récepteurs CB1 et CB2. Les systèmes cannabinoïde et opioïde présentent des similitudes, dont des localisations similaires le long des voies de la douleur, des mécanismes d’action relayés par des récepteurs couplés aux protéines G et des propriétés pharmacologiques communes telles que l’analgésie. Le système opioïde est impliqué dans les effets antinociceptifs induits par les cannabinoïdes. À l’inverse, le rôle joué par le système cannabinoïde dans ceux induits par la morphine demeure incertain. Nous avons démontré que les effets antinociceptifs périphériques et spinaux produits par la morphine sont diminués chez les souris génétiquement modifiées chez lesquelles l’expression des récepteurs CB1 ou CB2 a été éliminée, laissant supposer un rôle pour ces récepteurs dans les effets de la morphine. Nous avons de plus démontré que la diminution de l'analgésie produite par la morphine dans ces souris n'est pas causée par un dysfonctionnement des récepteurs opioïdes mu (MOP) ni par une régulation à la baisse de ces récepteurs. Nos résultats confirment l'existence d'interactions fonctionnelles entre les systèmes cannabinoïde et opioïde au niveau périphérique et spinal. Ces observations sont prometteuses d’un point de vue thérapeutique puisqu’une modulation périphérique ciblée des niveaux d’endocannabinoïdes et d’opioïdes endogènes permettrait de produire des effets analgésiques bénéfiques potentiellement synergiques tout en minimisant les effets indésirables associés à l’activation centrale de ces systèmes.
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The combination of advanced ultraperformance liquid chromatography coupled with mass spectrometry, chemometrics, and genetically modified mice provide an attractive raft of technologies with which to examine the metabolism of xenobiotics. Here, a reexamination of the metabolism of the food mutagen PhIP (2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine), the suspect carcinogen areca alkaloids (arecoline, arecaidine, and arecoline 1-oxide), the hormone supplement melatonin, and the metabolism of the experimental cancer therapeutic agent aminoflavone is presented. In all cases, the metabolic maps of the xenobiotics were considerably enlarged, providing new insights into their toxicology. The inclusion of transgenic mice permitted unequivocal attribution of individual and often novel metabolic pathways to particular enzymes. Last, a future perspective for xenobiotic metabolomics is discussed and its impact on the metabolome is described. The studies reviewed here are not specific to the mouse and can be adapted to study xenobiotic metabolism in any animal species, including humans. The view through the metabolometer is unique and visualizes a metabolic space that contains both established and unknown metabolites of a xenobiotic, thereby enhancing knowledge of their modes of toxic action.
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Innate immunity represents the first line of defence against pathogens and plays key roles in the activation and orientation of the adaptive immune response. The innate immune system comprises both a cellular and a humoral arm. Components of the humoral arm include soluble pattern recognition molecules that recognize pathogen-associated molecular patterns and initiate the immune response in coordination with the cellular arm, therefore acting as functional ancestors of antibodies. Pentraxins are essential constituents of the humoral arm of innate immunity and represent a superfamily of highly conserved acute phase proteins, traditionally classified into short and long pentraxins. Pentraxin 3 (PTX3) is the prototypic member of the long pentraxins subfamily. As opposed to C-reactive protein, whose sequence and regulation have not been conserved during evolution from mouse to man, the evolutionary conservation of sequence, gene organization and regulation of PTX3 has allowed addressing its pathophysiological roles in genetically modified mice, in diverse conditions, ranging from infections to sterile inflammation, angiogenesis and female fertility. Despite this conservation, a number of predominantly non-coding polymorphisms have been identified in the PTX3 gene which, when associated in particular haplotypes, have been shown to be relevant in clinical conditions including infection and fertility. Here we review the studies on PTX3, with emphasis on pathogen recognition, tissue remodelling and crosstalk with other components of the innate immune system.
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Background: The pore-forming subunit of the cardiac sodium channel, Na v1.5, has been previously found to be mutated in genetically determined arrhythmias. Na v1.5 associates with many proteins that regulate its function and cellular localisation. In order to identify more in situ Na v1.5 interacting proteins, genetically-modified mice with a high-affinity epitope in the sequence of Na v1.5 can be generated. Methods: In this short study, we (1) compared the biophysical properties of the sodium current (I Na) generated by the mouse Na v1.5 (mNa v1.5) and human Na v1.5 (hNa v1.5) constructs that were expressed in HEK293 cells, and (2) investigated the possible alterations of the biophysical properties of the human Na v1.5 construct that was modified with specific epitopes. Results: The biophysical properties of mNa v1.5 were similar to the human homolog. Addition of epitopes either up-stream of the N-terminus of hNa v1.5 or in the extracellular loop between the S5 and S6 transmembrane segments of domain 1, significantly decreased the amount of I Na and slightly altered its biophysical properties. Adding green fluorescent protein (GFP) to the N-terminus did not modify any of the measured biophysical properties of hNa v1.5. Conclusions: These findings have to be taken into account when planning to generate genetically-modified mouse models that harbour specific epitopes in the gene encoding mNa v1.5.
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Cementum is known to be growth-hormone (GH)-responsive, but to what extent is unclear. This study examines the effects of extremes of GH status on cementogenesis in three lines of genetically modified mice; GH excess (giant), GH antagonist excess (dwarf), and GH receptor-deleted (GHR-KO) (dwarf). Age-matched mandibular molar tissues were processed for light microscope histology. Digital images of sections of first molar teeth were captured for morphometric analysis of lingual root cementum. Cross-sectional area of the cellular cementum was a sensitive guide to GH status, being reduced nearly 10-fold in GHR-KO mice, three-fold in GH antagonist mice, and increased almost two-fold in giant mice (p
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The gene encoding the dual-specificity tyrosine-regulated kinase DYRK1A maps to the chromosomal segment HSA21q22.2, which lies within the Down syndrome critical region. The reduction in brain size and behavioral defects observed in mice lacking one copy of the murine homologue Dyrk1A (Dyrk1A+/-) support the idea that this kinase may be involved in monosomy 21 associated mental retardation. However, the structural basis of these behavioral defects remains unclear. In the present work, we have analyzed the microstructure of cortical circuitry in the Dyrk1A+/- mouse and control littermates by intracellular injection of Lucifer Yellow in fixed cortical tissue. We found that labeled pyramidal cells were considerably smaller, less branched and less spinous in the cortex of Dyrk1A+/- mice than in control littermates. These results suggest that Dyrk1A influences the size and complexity of pyramidal cells, and thus their capability to integrate information. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.
Development of a multicellular co-culture model of normal and cystic fibrosis human airways in vitro
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Cystic fibrosis (CF) is the most common lethal inherited disease among Caucasians and arises due to mutations in a chloride channel, called cystic fibrosis transmembrane conductance regulator. A hallmark of this disease is the chronic bacterial infection of the airways, which is usually, associated with pathogens such as Pseudomonas aeruginosa, S. aureus and recently becoming more prominent, B. cepacia. The excessive inflammatory response, which leads to irreversible lung damage, will in the long term lead to mortality of the patient at around the age of 40 years. Understanding the pathogenesis of CF currently relies on animal models, such as those employing genetically-modified mice, and on single cell culture models, which are grown either as polarised or non-polarised epithelium in vitro. Whilst these approaches partially enable the study of disease progression in CF, both types of models have inherent limitations. The overall aim of this thesis was to establish a multicellular co-culture model of normal and CF human airways in vitro, which helps to partially overcome these limitations and permits analysis of cell-to-cell communication in the airways. These models could then be used to examine the co-ordinated response of the airways to infection with relevant pathogens in order to validate this approach over animals/single cell models. Therefore epithelial cell lines of non-CF and CF background were employed in a co-culture model together with human pulmonary fibroblasts. Co-cultures were grown on collagen-coated permeable supports at air-liquid interface to promote epithelial cell differentiation. The models were characterised and essential features for investigating CF infections and inflammatory responses were investigated and analysed. A pseudostratified like epithelial cell layer was established at air liquid interface (ALI) of mono-and co-cultures and cell layer integrity was verified by tight junction (TJ) staining and transepithelial resistance measurements (TER). Mono- and co-cultures were also found to secrete the airway mucin MUC5AC. Influence of bacterial infections was found to be most challenging when intact S. aureus, B. cepacia and P. aeruginosa were used. CF mono- and co-cultures were found to mimic the hyperinflammatory state found in CF, which was confirmed by analysing IL-8 secretions of these models. These co-culture models will help to elucidate the role fibroblasts play in the inflammatory response to bacteria and will provide a useful testing platform to further investigate the dysregulated airway responses seen in CF.
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Exposure to chronic stress can have broad effects on health ranging from increased predisposition for neuropsychiatric disorders to deregulation of immune responses. The chronic unpredictable stress (CUS) protocol has been widely used to study the impact of stress exposure in several animal models and consists in the random, intermittent, and unpredictable exposure to a variety of stressors during several weeks. CUS has consistently been shown to induce behavioral and immunological alterations typical of the chronic stress-response. Unfortunately C57BL/6 mice, one of the most widely used mouse strains, due to the great variety of genetically modified lines, seem to be resistant to the commonly used 4-week-long CUS protocol. The definition of an alternative CUS protocol allowing the use of C57BL/6 mice in chronic stress experiments is a need. Here, we show that by extending the CUS protocol to 8?weeks is possible to induce a chronic stress-response in C57BL/6 mice, as revealed by abrogated body weight gain, increased adrenals weight, and an overactive hypothalamic-pituitary-adrenal axis with increased levels of serum corticosterone. Moreover, we also observed stress-associated behavioral alterations, including the potentiation of anxious-like and depressive-like behaviors and a reduction of exploratory behavior, as well as subtle stress-related changes in the cell population of the thymus and of the spleen. The present protocol for C57BL/6 mice consistently triggers the spectrum of CUS-induced changes observed in rats and, thus, will be highly useful to researchers that need to use this particular mouse strain as an animal model of neuropsychiatric disorders and/or immune deregulation related to CUS.