Cotransport of water by the Na+/glucose cotransporter

Water is transported across epithelial membranes in the absence of any hydrostatic or osmotic gradients. A prime example is the small intestine, where 10 liters of water are absorbed each day. Although water absorption is secondary to active solute transport, the coupling mechanism between solute and water flow is not understood. We have tested the hypothesis that water transport is directly linked to solute transport by cotransport proteins such as the brush border Na+/glucose cotransporter. The Na+/glucose cotransporter was expressed in Xenopus oocytes, and the changes in cell volume were measured under sugar-transporting and nontransporting conditions. We demonstrate that 260 water molecules are directly coupled to each sugar molecule transported and estimate that in the human intestine this accounts for 5 liters of water absorption per day. Other animal and plant cotransporters such as the Na+/Cl−/γ-aminobutyric acid, Na+/iodide and H+/amino acid transporters are also able to transport water and this suggests that cotransporters play an important role in water homeostasis.

Role of the cotransporter KCC2 in cortical excitatory synapse development and febrile seizure susceptibility

Le co-transporteur KCC2 spécifique au potassium et chlore a pour rôle principal de réduire la concentration intracellulaire de chlore, entraînant l’hyperpolarisation des courants GABAergic l’autorisant ainsi à devenir inhibiteur dans le cerveau mature. De plus, il est aussi impliqué dans le développement des synapses excitatrices, nommées aussi les épines dendritiques. Le but de notre projet est d’étudier l’effet des modifications concernant l'expression et la fonction de KCC2 dans le cortex du cerveau en développement dans un contexte de convulsions précoces. Les convulsions fébriles affectent environ 5% des enfants, et ce dès la première année de vie. Les enfants atteints de convulsions fébriles prolongées et atypiques sont plus susceptibles à développer l’épilepsie. De plus, la présence d’une malformation cérébrale prédispose au développement de convulsions fébriles atypiques, et d’épilepsie du lobe temporal. Ceci suggère que ces pathologies néonatales peuvent altérer le développement des circuits neuronaux irréversiblement. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent ces effets ne sont pas encore compris. Nous avons pour but de comprendre l'impact des altérations de KCC2 sur la survenue des convulsions et dans la formation des épines dendritiques. Nous avons étudié KCC2 dans un modèle animal de convulsions précédemment validé, qui combine une lésion corticale à P1 (premier jour de vie postnatale), suivie d'une convulsion induite par hyperthermie à P10 (nommés rats LHS). À la suite de ces insultes, 86% des rats mâles LHS développent l’épilepsie à l’âge adulte, au même titre que des troubles d’apprentissage. À P20, ces animaux presentent une augmentation de l'expression de KCC2 associée à une hyperpolarisation du potentiel de réversion de GABA. De plus, nous avons observé des réductions dans la taille des épines dendritiques et l'amplitude des courants post-synaptiques excitateurs miniatures, ainsi qu’un déficit de mémoire spatial, et ce avant le développement des convulsions spontanées. Dans le but de rétablir les déficits observés chez les rats LHS, nous avons alors réalisé un knock-down de KCC2 par shARN spécifique par électroporation in utero. Nos résultats ont montré une diminution de la susceptibilité aux convulsions due à la lésion corticale, ainsi qu'une restauration de la taille des épines. Ainsi, l’augmentation de KCC2 à la suite d'une convulsion précoce, augmente la susceptibilité aux convulsions modifiant la morphologie des épines dendritiques, probable facteur contribuant à l’atrophie de l’hippocampe et l’occurrence des déficits cognitifs. Le deuxième objectif a été d'inspecter l’effet de la surexpression précoce de KCC2 dans le développement des épines dendritiques de l’hippocampe. Nous avons ainsi surexprimé KCC2 aussi bien in vitro dans des cultures organotypiques d’hippocampe, qu' in vivo par électroporation in utero. À l'inverse des résultats publiés dans le cortex, nous avons observé une diminution de la densité d’épines dendritiques et une augmentation de la taille des épines. Afin de confirmer la spécificité du rôle de KCC2 face à la région néocorticale étudiée, nous avons surexprimé KCC2 dans le cortex par électroporation in utero. Cette manipulation a eu pour conséquences d’augmenter la densité et la longueur des épines synaptiques de l’arbre dendritique des cellules glutamatergiques. En conséquent, ces résultats ont démontré pour la première fois, que les modifications de l’expression de KCC2 sont spécifiques à la région affectée. Ceci souligne les obstacles auxquels nous faisons face dans le développement de thérapie adéquat pour l’épilepsie ayant pour but de moduler l’expression de KCC2 de façon spécifique.

Role of the cotransporter KCC2 in cortical excitatory synapse development and febrile seizure susceptibility

Le co-transporteur KCC2 spécifique au potassium et chlore a pour rôle principal de réduire la concentration intracellulaire de chlore, entraînant l’hyperpolarisation des courants GABAergic l’autorisant ainsi à devenir inhibiteur dans le cerveau mature. De plus, il est aussi impliqué dans le développement des synapses excitatrices, nommées aussi les épines dendritiques. Le but de notre projet est d’étudier l’effet des modifications concernant l'expression et la fonction de KCC2 dans le cortex du cerveau en développement dans un contexte de convulsions précoces. Les convulsions fébriles affectent environ 5% des enfants, et ce dès la première année de vie. Les enfants atteints de convulsions fébriles prolongées et atypiques sont plus susceptibles à développer l’épilepsie. De plus, la présence d’une malformation cérébrale prédispose au développement de convulsions fébriles atypiques, et d’épilepsie du lobe temporal. Ceci suggère que ces pathologies néonatales peuvent altérer le développement des circuits neuronaux irréversiblement. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent ces effets ne sont pas encore compris. Nous avons pour but de comprendre l'impact des altérations de KCC2 sur la survenue des convulsions et dans la formation des épines dendritiques. Nous avons étudié KCC2 dans un modèle animal de convulsions précédemment validé, qui combine une lésion corticale à P1 (premier jour de vie postnatale), suivie d'une convulsion induite par hyperthermie à P10 (nommés rats LHS). À la suite de ces insultes, 86% des rats mâles LHS développent l’épilepsie à l’âge adulte, au même titre que des troubles d’apprentissage. À P20, ces animaux presentent une augmentation de l'expression de KCC2 associée à une hyperpolarisation du potentiel de réversion de GABA. De plus, nous avons observé des réductions dans la taille des épines dendritiques et l'amplitude des courants post-synaptiques excitateurs miniatures, ainsi qu’un déficit de mémoire spatial, et ce avant le développement des convulsions spontanées. Dans le but de rétablir les déficits observés chez les rats LHS, nous avons alors réalisé un knock-down de KCC2 par shARN spécifique par électroporation in utero. Nos résultats ont montré une diminution de la susceptibilité aux convulsions due à la lésion corticale, ainsi qu'une restauration de la taille des épines. Ainsi, l’augmentation de KCC2 à la suite d'une convulsion précoce, augmente la susceptibilité aux convulsions modifiant la morphologie des épines dendritiques, probable facteur contribuant à l’atrophie de l’hippocampe et l’occurrence des déficits cognitifs. Le deuxième objectif a été d'inspecter l’effet de la surexpression précoce de KCC2 dans le développement des épines dendritiques de l’hippocampe. Nous avons ainsi surexprimé KCC2 aussi bien in vitro dans des cultures organotypiques d’hippocampe, qu' in vivo par électroporation in utero. À l'inverse des résultats publiés dans le cortex, nous avons observé une diminution de la densité d’épines dendritiques et une augmentation de la taille des épines. Afin de confirmer la spécificité du rôle de KCC2 face à la région néocorticale étudiée, nous avons surexprimé KCC2 dans le cortex par électroporation in utero. Cette manipulation a eu pour conséquences d’augmenter la densité et la longueur des épines synaptiques de l’arbre dendritique des cellules glutamatergiques. En conséquent, ces résultats ont démontré pour la première fois, que les modifications de l’expression de KCC2 sont spécifiques à la région affectée. Ceci souligne les obstacles auxquels nous faisons face dans le développement de thérapie adéquat pour l’épilepsie ayant pour but de moduler l’expression de KCC2 de façon spécifique.

The importance of Na(plus)-K(plus)-Cl- cotransport in nitrogen mustard induced cell death

The incubation of murine leukaemic L1210 cells in vitro for 4 hours (hr) with 10uM nitrogen mustard (HN2), a bifunctional alkylating agent, inhibited the influx of the potassium congener, 88rubidium+ ( 86Rb+) by the selective inhibition of the Na+-K+-CI- cotransporter. The aim of this project was to investigate the importance of this lesion in HN2-induced cytotoxicity. 86Rb+ uptake in human erythrocytes was inhibited by high concentrations of HN2 (2mM) and occurred in two phases.In the first hour both the Na+/K+ ATPase pump and the Na+-K+-CI- cotransporter were equally inhibited but after 2 hrs exposure to 2mM HN2, the Na+ -K+ -CI- cotransporter was significantly more inhibited than the Na+/K+ ATPase pump. In contrast, both potassium transport systems were equally inhibited in L1210 cells incubated for 10 minutes with 1mM HN2. The selective inhibition of the Na+-K+-CI- cotransporter, after a 3 hrs exposure to 10uM HN2, was not absolved by coincubation with 5ug/ml cycloheximide (CHX), an inhibitor of protein synthesis. Incubation of L1210 cells with concentrations of diuretics which completely inhibited Na+-K+-CI- cotransport did not enhance the cytotoxicity of either HN2 or its monofunctional analogue 2-chloroethyldimethylamine (Me-HN1). The incubation of L1210 cells with a twice strength Rosewell Park Memorial Institute 1640 media did not enhance the toxicity of HN2. An L1210 cell line (L1210FR) was prepared which was able to grow in toxic concentrations of furosemide and exhibited a similiar sensitivity to HN2 as parental L1210 cells. Treatment of L1210 cells with 10uM HN2 resulted in a decrease in cell volume which was concurrent with the inhibition of the Na+-K+-CI- cotransporter. This was not observed in L1210 cells treated with either 1 or O.SuM HN2. Thus, possible differences in the cell death, in terms of necrosis and apoptosis, induced by the different concentrations of HN2 was investigated. The cell cycle of L1210 cells appeared to be blocked non-specifically by 10uM HN2 and in S and G2/M by either 1 or 0.5uM HN2. There were no significant changes in the cytosolic calcium concentrations of L1210 cells for up to 48 hrs after exposure to the three concentrations of HN2. No protection against th_ toxic effects of HN2 was observed in L1210 cells incubated with 5ug/ml CHX for up to 6 hrs. Incubation for 12 or 18 hrs with a non-toxic concentration (5mM) of L-Azetidine-2- carboxylic acid (ACA) enhanced the toxicity of low concentrations (<0.5uM) of HN2.

A Near-infrared and Raman spectroscopic study of the mineral richelsdorfite Ca2Cu5Sb[Cl|(OH)6|(AsO4)4]•6H2O

Raman spectroscopy has enabled insights into the molecular structure of the richelsdorfite Ca2Cu5Sb[Cl|(OH)6|(AsO4)4]·6H2O. This mineral is based upon the incorporation of arsenate or phosphate with chloride anion into the structure and as a consequence the spectra reflect the bands attributable to these anions, namely arsenate or phosphate and chloride. The richelsdorfite Raman spectrum reflects the spectrum of the arsenate anion and consists of ν1 at 849, ν2 at 344 cm−1, ν3 at 835 and ν4 at 546 and 498 cm−1. A band at 268 cm−1 is attributed to CuO stretching vibration. Low wavenumber bands at 185 and 144 cm−1 may be assigned to CuCl TO/LO optic vibrations.

Effective adsorption of sodium dodecylsulfate (SDS) by hydrocalumite (CaAl-LDH-Cl) induced by self-dissolution and re-precipitation mechanism

Hydrocalumite (CaAl-LDH-Cl) were synthesized through a rehydration method involving a freshly prepared tricalcium aluminate (C3A) with CaCl2 solution. To understand the intercalation behaviour of sodium dodecylsulfate (SDS) with CaAl-LDH-Cl, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP) and elemental analysis have been undertaken. The sorption isotherms with SDS reveal that the maximum sorption amount of SDS by CaAl-LDH-Cl could reach 3.67 mmol•g-1. The results revealed that CaAl-LDH-Cl holds a self-dissolution property, about 20-30% of which is dissolved. And the dissolved Ca2+, Al3+ ions are combined with SDS to form CaAl-SDS or Ca-SDS precipitation. It has been highlighted that the composition of resulting products is strongly dependent upon the SDS concentration. With increasing SDS concentrations, the main resulting product changes from CaAl-SDS to Ca-SDS, and the value of interlayer spacing increased to 3.27 nm.

Globalisation of CL prescribing : the UK perspective

Globalisation is a concept that templates onto many aspects of the commercial world, and the contact lens field is no exception. The major international companies have worldwide distribution networks and supply lenses of the same product names and replacement frequencies to all nations, with a few minor adjustments for marketing and regulatory reasons. Small and mediumsized companies, often producing more specialist lenses, are also active in markets across the world.

The suitability of DEAE-Cl active groups on customized poly(GMA-co-EDMA) continuous stationary phase for fast enzyme-free isolation of plasmid DNA

The creation of a commercially viable and a large-scale purification process for plasmid DNA (pDNA) production requires a whole-systems continuous or semi-continuous purification strategy employing optimised stationary adsorption phase(s) without the use of expensive and toxic chemicals, avian/bovine-derived enzymes and several built-in unit processes, thus affecting overall plasmid recovery, processing time and economics. Continuous stationary phases are known to offer fast separation due to their large pore diameter making large molecule pDNA easily accessible with limited mass transfer resistance even at high flow rates. A monolithic stationary sorbent was synthesised via free radical liquid porogenic polymerisation of ethylene glycol dimethacrylate (EDMA) and glycidyl methacrylate (GMA) with surface and pore characteristics tailored specifically for plasmid binding, retention and elution. The polymer was functionalised with an amine active group for anion-exchange purification of pDNA from cleared lysate obtained from E. coli DH5α-pUC19 pellets in RNase/protease-free process. Characterization of the resin showed a unique porous material with 70% of the pores sizes above 300 nm. The final product isolated from anion-exchange purification in only 5 min was pure and homogenous supercoiled pDNA with no gDNA, RNA and protein contamination as confirmed with DNA electrophoresis, restriction analysis and SDS page. The resin showed a maximum binding capacity of 15.2 mg/mL and this capacity persisted after several applications of the resin. This technique is cGMP compatible and commercially viable for rapid isolation of pDNA.

Axial binding of 2-methylimidazole to the tetraarylcarboxylatodiruthenium (II, III) core: X-ray crystal structure of [Ru-2(O2CC6H4-p-OMe)(4)(2-mimH)(2)](ClO4). 1.75CH(2)Cl(2).H2O

Diruthenium (II. III) complexes of the type [Ru-2(O2CAr)(4) (2-mimH)(2)](ClO4) (Ar = C6H4-p-X : X=OMe,1, X=Me, 2, 2-mimH=2-methylimidazole) have been isolated from the reaction of Ru2Cl(O2CAr)(4) with 2-mimH in CH2Cl2 followed by the addition of NaClO4. The crystal structure of 1.1.75CH(2)Cl(2).H2O has been determined. The crystal belongs to the monoclinic space group p2(1)/c with the following unit cell dimensions for the C40H40N4O16ClRu2.1.75CH(2)Cl(2).H2O (M = 1237.0) : a = 12.347(3)Angstrom, b = 17.615(5)Angstrom, c = 26.148(2)Angstrom,beta = 92.88(1)degrees. v = 5679(2)Angstrom(3). Z=4, D-c = 1.45 g cm(-3). lambda(Mo-K-alpha) = 0.7107 Angstrom, mu(Mo-K-alpha) = 8.1 cm(-1), T = 293 K, R = 0.0815 (wR(2) = 0.2118) for 5834 reflections with 1 > 2 sigma(I). The complex has a tetracarboxylatodiruthenium (II, III) core and two axially bound 2-methylimidazole ligands. The Ru-Ru bond length is 2.290(1)Angstrom. The Ru-Ru bond order is 2.5 and the complex is three-electron paramagnetic. The complex shows an irreversible Ru-2(II,III)-->Ru-2(Il,II) reduction near -0.2 V vs SCE in CH2Cl2-0. 1 MTBAP. The complexes exemplify the first adduct of the tetracarboxylatodiruthenium (II,III) core having N-donor ligands

Synthesis and Reactions of Binuclear Diolefin Rhodium(I) Compounds bridged by Nitrogen Heterocycles, Crystal Structure of Dichloro-Di-1,5-Cyclooctadiene(Mu-Pyrazine)-Dirhodium(I) [[Rh(1,5-C8h12)Cl]2(Mu-C4h4n2)]

Binuclear complexes of rhodium(I) of the type [(dien)(X)Rh(μ-N-N)Rh(X)(dien)] (dien = 1,5-cyclooctadiene or norbornadiene; N-N = pyrazine, 4,4′-bipyridine or Phenazine and X = Cl or Br) with bridging heterocycles have been isolated and their reactions with carbon monoxide, 2,2′-bipyridine and 1,10-phenanthroline investigated. The crystal structure of [(COD)(Cl)Rh(μ-pyrazine)Rh(Cl)(COD)] has been determined.

An infrared spectroscopic study of the incommensurate transitions and related phase changes in K2Pb[Cu(NO2)6] and [N(CH3)4]2MX4 (M = Mn, Co, Cu or Zn and X = Cl or Br)

K2Pb[Cu(NO2)6] and [N(CH3)4]2MX4 (M = Mn, Co, Cu or Zn and X = Cl or Br) undergo phase transitions which involve incommensurate phases. The transitions have been investigated by examining the changes in the NO2 and CH3 vibration bands in the i.r. spectra. Splitting and broadening of some of the bands across the incommensurate transitions are discussed in the context of geometrical restrictions in the incommensurate phases. The phase transitions have also been characterized using differential scanning calorimetry.

Cellular and network mechanisms generating spontaneous population events in the immature rat hippocampus

Distinct endogenous network events, generated independently of sensory input, are a general feature of various structures of the immature central nervous system. In the immature hippocampus, these type of events are seen as "giant depolarizing potentials" (GDPs) in intracellular recordings in vitro. GABA, the major inhibitory neurotransmitter of the adult brain, has a depolarizing action in immature neurons, and GDPs have been proposed to be driven by GABAergic transmission. Moreover, GDPs have been thought to reflect an early pattern that disappears during development in parallel with the maturation of hyperpolarizing GABAergic inhibition. However, the adult hippocampus in vivo also generates endogenous network events known as sharp (positive) waves (SPWs), which reflect synchronous discharges of CA3 pyramidal neurons and are thought to be involved in cognitive functions. In this thesis, mechanisms of GDP generation were studied with intra- and extracellular recordings in the neonatal rat hippocampus in vitro and in vivo. Immature CA3 pyramidal neurons were found to generate intrinsic bursts of spikes and to act as cellular pacemakers for GDP activity whereas depolarizing GABAergic signalling was found to have a temporally non-patterned facilitatory role in the generation of the network events. Furthermore, the data indicate that the intrinsic bursts of neonatal CA3 pyramidal neurons and, consequently, GDPs are driven by a persistent Na+ current and terminated by a slow Ca2+-dependent K+ current. Gramicidin-perforated patch recordings showed that the depolarizing driving force for GABAA receptor-mediated actions is provided by Cl- uptake via the Na-K-C1 cotransporter, NKCC1, in the immature CA3 pyramids. A specific blocker of NKCC1, bumetanide, inhibited SPWs and GDPs in the neonatal rat hippocampus in vivo and in vitro, respectively. Finally, pharmacological blockade of the GABA transporter-1 prolonged the decay of the large GDP-associated GABA transients but not of single postsynaptic GABAA receptor-mediated currents. As a whole the data in this thesis indicate that the mechanism of GDP generation, based on the interconnected network of bursting CA3 pyramidal neurons, is similar to that involved in adult SPW activity. Hence, GDPs do not reflect a network pattern that disappears during development but they are the in vitro counterpart of neonatal SPWs.