Model for growth hormone receptor activation based on subunit rotation within a receptor dimer

Growth hormone is believed to activate the growth hormone receptor (GHR) by dimerizing two identical receptor subunits, leading to activation of JAK2 kinase associated with the cytoplasmic domain. However, we have reported previously that dimerization alone is insufficient to activate full-length GHR. By comparing the crystal structure of the liganded and unliganded human GHR extracellular domain, we show here that there is no substantial change in its conformation on ligand binding. However, the receptor can be activated by rotation without ligand by inserting a defined number of alanine residues within the transmembrane domain. Fluorescence resonance energy transfer ( FRET), bioluminescence resonance energy transfer (BRET) and coimmunoprecipitation studies suggest that receptor subunits undergo specific transmembrane interactions independent of hormone binding. We propose an activation mechanism involving a relative rotation of subunits within a dimeric receptor as a result of asymmetric placement of the receptor-binding sites on the ligand.

New insights into growth hormone action

It has been 75 years since Evans and Long identified a somatic growth-promoting substance in pituitary extracts, yet it is only in the last 20 years that the molecular basis for this action has been established. Three key elements in this elucidation were the cloning of the GH receptor, the identification of Janus kinase (JAK) 2 as the receptor-associated tyrosine kinase, and the delineation of signal transduction and activators of transcription (STAT) 5a/b as the key transcription factor(s) activated by JAK2. The interaction between these three elements results in enhanced postnatal growth and is the subject of this review. We describe a new model for GH receptor activation based on subunit rotation within a constitutive dimer, together with the phenotype and hepatic transcript profile of mice with targeted knockins to the receptor cytoplasmic domain. These support a central role for STAT5a/b in postnatal growth.

Ankyrin is the major oxidised protein in erythrocyte membranes from end-stage renal disease patients on chronic haemodialysis and oxidation is decreased by dialysis and vitamin C supplementation

Chronically haemodialysed end-stage renal disease patients are at high risk of morbidity arising from complications of dialysis, the underlying pathology that has led to renal disease and the complex pathology of chronic kidney disease. Anaemia is commonplace and its origins are multifactorial, involving reduced renal erythropoietin production, accumulation of uremic toxins and an increase in erythrocyte fragility. Oxidative damage is a common risk factor in renal disease and its co-morbidities and is known to cause erythrocyte fragility. Therefore, we have investigated the hypothesis that specific erythrocyte membrane proteins are more oxidised in end-stage renal disease patients and that vitamin C supplementation can ameliorate membrane protein oxidation. Eleven patients and 15 control subjects were recruited to the study. Patients were supplemented with 2 × 500 mg vitamin C per day for 4 weeks. Erythrocyte membrane proteins were prepared pre- and post-vitamin C supplementation for determination of protein oxidation. Total protein carbonyls were reduced by vitamin C supplementation but not by dialysis when investigated by enzyme linked immunosorbent assay. Using a western blot to detect oxidised proteins, one protein band, later identified as containing ankyrin, was found to be oxidised in patients but not controls and was reduced significantly by 60% in all patients after dialysis and by 20% after vitamin C treatment pre-dialysis. Ankyrin oxidation analysis may be useful in a stratified medicines approach as a possible marker to identify requirements for intervention in dialysis patients.

Congenital erythrocytosis

INTRODUCTION: Congenital erythrocytosis is by definition present from birth. Patients frequently present in childhood or as young adults and a family history may be present. The erythrocytosis can be primary where there is a defect in the erythroid compartment of secondary where increased erythropoietin production produced due to the defect leads to an erythrocytosis.

MATERIAL AND METHODS: Primary causes include erythropoietin receptor mutations. Congenital secondary causes include mutations in the genes involved in the oxygen-sensing pathway and haemoglobins with abnormal oxygen affinity. Investigations for the cause include an erythropoietin level, oxygen dissociation curve, haemoglobin electrophoresis and sequencing for known gene variants.

RESULTS: The finding of a known or new molecular variant confirms a diagnosis of congenital erythrocytosis. A congenital erythrocytosis may be an incidental finding but nonspecific symptoms are described. Major thromboembolic events have been noted in some cases. Low-dose aspirin and venesection are therapeutic manoeuvres which should be considered in managing these patients.

CONCLUSIONS: Rare individuals presenting often at a young age may have a congenital erythrocytosis. Molecular investigation may reveal a lesion. However, in the majority, currently no defect is identified.

Investigation and Management of Erythrocytosis

An absolute erythrocytosis is present when the red cell mass is greater than 125 % of the predicted value for sex and body mass. It can have a primary or secondary and congenital or acquired cause. New causes particularly congenital continue to be discovered and investigated. Investigation for the cause starts with repeat and confirmation of the raised hemoglobin and measurement of an erythropoietin level to indicate whether to pursue primary or secondary causes and then further investigations as appropriate. Management options include low dose aspirin and venesection. Specific management advice is available for certain specific clinical situations.

Eph kinases and their ligands ephrins act in concert with sex hormones in regulating blood pressure

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.

Eph kinases and their ligands ephrins act in concert with sex hormones in regulating blood pressure

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.

Cognitive remission: a novel objective for the treatment of major depression?

BACKGROUND: Cognitive dysfunction in major depressive disorder (MDD) encompasses several domains, including but not limited to executive function, verbal memory, and attention. Furthermore, cognitive dysfunction is a frequent residual manifestation in depression and may persist during the remitted phase. Cognitive deficits may also impede functional recovery, including workforce performance, in patients with MDD. The overarching aims of this opinion article are to critically evaluate the effects of available antidepressants as well as novel therapeutic targets on neurocognitive dysfunction in MDD.

DISCUSSION: Conventional antidepressant drugs mitigate cognitive dysfunction in some people with MDD. However, a significant proportion of MDD patients continue to experience significant cognitive impairment. Two multicenter randomized controlled trials (RCTs) reported that vortioxetine, a multimodal antidepressant, has significant precognitive effects in MDD unrelated to mood improvement. Lisdexamfetamine dimesylate was shown to alleviate executive dysfunction in an RCT of adults after full or partial remission of MDD. Preliminary evidence also indicates that erythropoietin may alleviate cognitive dysfunction in MDD. Several other novel agents may be repurposed as cognitive enhancers for MDD treatment, including minocycline, insulin, antidiabetic agents, angiotensin-converting enzyme inhibitors, S-adenosyl methionine, acetyl-L-carnitine, alpha lipoic acid, omega-3 fatty acids, melatonin, modafinil, galantamine, scopolamine, N-acetylcysteine, curcumin, statins, and coenzyme Q10. The management of cognitive dysfunction remains an unmet need in the treatment of MDD. However, it is hoped that the development of novel therapeutic targets will contribute to 'cognitive remission', which may aid functional recovery in MDD.

L'hepcidine : un possible lien entre l'inflammation chronique et le métabolisme du fer dans les maladies rénales chroniques félines

Le rôle de l'inflammation dans le développement et la progression des maladies rénales chroniques (MRC) chez le chat a été peu étudié. L'hepcidine est une protéine de la phase aigue (PPA) de l'inflammation qui contribue au développement des anémies lors de MRC chez l'homme. Les objectifs de cette étude sont de comparer les concentrations en PPAs, en erythropoietine (EPO) ainsi que le statut en fer entre un groupe de chats sains et en MRC. 18 chats sains et 38 chats en MRC ont été recrutés de façon prospective. Les examens réalisés incluaient hématologie, biochimie, analyse d'urine, Serum amyloid A (SAA), haptoglobine (HAP), EPO, hepcidine,fer, TIBC et ferritinne. Nous avons observé une augmentation significative des concentrations en SAA et en hepcidine ainsi qu'une diminution significative du fer et du TIBC dans le groupe MRC (P < .05). Une corrélation positive entre la créatinine et certaines PPAs (SAA and hepcidin; P < .05) était présente. L'augmentation de SAA et hepcidine était significativement associé avec une diminution du TIBC et de l'hématocrite dans le groupe MRC. Les 14 (37%) chats anémiques du groupe MRC avaient une concentration significativement plus basse en fer et en TIBC (P < .05), changements compatibles avec une déficience fonctionelle en fer. Aucun chat n'avait un panel de fer compatible avec une carence en fer absolue. En conclusion, les résultats de cette étude suggèrent que les MRC chez le chat sont des conditions pro-inflammatoires, ayant un impact sur le métabolisme du fer.

L'hepcidine : un possible lien entre l'inflammation chronique et le métabolisme du fer dans les maladies rénales chroniques félines

Le rôle de l'inflammation dans le développement et la progression des maladies rénales chroniques (MRC) chez le chat a été peu étudié. L'hepcidine est une protéine de la phase aigue (PPA) de l'inflammation qui contribue au développement des anémies lors de MRC chez l'homme. Les objectifs de cette étude sont de comparer les concentrations en PPAs, en erythropoietine (EPO) ainsi que le statut en fer entre un groupe de chats sains et en MRC. 18 chats sains et 38 chats en MRC ont été recrutés de façon prospective. Les examens réalisés incluaient hématologie, biochimie, analyse d'urine, Serum amyloid A (SAA), haptoglobine (HAP), EPO, hepcidine,fer, TIBC et ferritinne. Nous avons observé une augmentation significative des concentrations en SAA et en hepcidine ainsi qu'une diminution significative du fer et du TIBC dans le groupe MRC (P < .05). Une corrélation positive entre la créatinine et certaines PPAs (SAA and hepcidin; P < .05) était présente. L'augmentation de SAA et hepcidine était significativement associé avec une diminution du TIBC et de l'hématocrite dans le groupe MRC. Les 14 (37%) chats anémiques du groupe MRC avaient une concentration significativement plus basse en fer et en TIBC (P < .05), changements compatibles avec une déficience fonctionelle en fer. Aucun chat n'avait un panel de fer compatible avec une carence en fer absolue. En conclusion, les résultats de cette étude suggèrent que les MRC chez le chat sont des conditions pro-inflammatoires, ayant un impact sur le métabolisme du fer.