Age-dependent changes in adenosine A(1) receptor distribution and density within the nucleus tractus solitarii of normotensive and hypertensive rats

This study shows the distribution and density of adenosine A1 receptor (A(1)R) within the nucleus tractus solitarii (NTS) of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR) from birth to adulthood (1, 15, 30 and 90 days old). The NTS shows heterogeneous distribution of A(1)R in dorsomedial/dorsolateral, subpostremal and medial/intermediate subnuclei. A(1)R decrease from rostral to caudal within dorsomedial/dorsolateral subnucleus in 15-, 30- and 90-day-old WKY and SHR. A(1)R increase from rostral to caudal subpostremal subnucleus in 30- and 90-day-old WKY, and in 15-, 30- and 90-day-old SHR. Furthermore, A(1)Rs are increased in SHR as compared with WKY within dorsomedial/dorsolateral in 30- and 90-day-old and within subpostremal of 15-, 30- and 90-day-old rats. Finally, A(1)Rs increase from 1- to 30-day-old rats. Medial/intermediate did not show any changes in A(1)R from rostral to caudal levels, age or strain. In summary, our result highlights the importance of A1 adenosine system regarding the neural control of blood pressure and the development of hypertension.

Divergent calcium signaling in RBCs from Tropidurus torquatus (Squamata – Tropiduridae) strengthen classification in lizard evolution

Abstract Background We have previously reported that a Teiid lizard red blood cells (RBCs) such as Ameiva ameiva and Tupinambis merianae controls intracellular calcium levels by displaying multiple mechanisms. In these cells, calcium stores could be discharged not only by: thapsigargin, but also by the Na+/H+ ionophore monensin, K+/H+ ionophore nigericin and the H+ pump inhibitor bafilomycin as well as ionomycin. Moreover, these lizards possess a P2Y-type purinoceptors that mobilize Ca2+ from intracellular stores upon ATP addition. Results Here we report, that RBCs from the tropidurid lizard Tropidurus torquatus store Ca2+ in endoplasmic reticulum (ER) pool but unlike in the referred Teiidae, these cells do not store calcium in monensin-nigericin sensitive pools. Moreover, mitochondria from T. torquatus RBCs accumulate Ca2+. Addition of ATP to a calcium-free medium does not increase the [Ca2+]c levels, however in a calcium medium we observe an increase in cytosolic calcium. This is an indication that purinergic receptors in these cells are P2X-like. Conclusion T. torquatus RBCs present different mechanisms from Teiid lizard red blood cells (RBCs), for controlling its intracellular calcium levels. At T. torquatus the ion is only stored at endoplasmic reticulum and mitochondria. Moreover activation of purinergic receptor, P2X type, was able to induce an influx of calcium from extracelullar medium. These studies contribute to the understanding of the evolution of calcium homeostasis and signaling in nucleated RBCs.

Regulation der Sphingosinkinase 1 und 2 und der neutralen Ceramidase in renalen Mesangiumzellen der Ratte

In den letzten Jahren gewann die Erforschung des Sphingolipidstoffwechsels in den verschiedensten Zellsystemen immer mehr an Bedeutung, da es sich zeigte, dass einige Sphingolipidspezies, vor allem Ceramid und Sphingosin-1-Phosphat, als wichtige intra- und extrazelluläre Botenstoffe wirken und bei einer Vielzahl unterschiedlicher zellulärer Antworten, wie Apoptose, Proliferation und Migration, eine wichtige Rolle spielen. Während Ceramid eher pro-apoptotisch und wachstumshemmend wirkt, begünstigt Sphingosin-1-Phosphat als „Gegenspieler“ eher die Proliferation und das Zellwachstum. Ceramid kann relativ schnell in Sphingosin-1-Phosphat umgewandelt werden durch die Wirkung zweier Enzymklassen, den Ceramidasen und den Sphingosinkinasen. Konsequenterweise ist die Regulation dieser Enzyme von entscheidender Bedeutung für das zelluläre Gleichgewicht zwischen Ceramid und Sphingosin-1-Phosphat. Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Wirkung von extrazellulären Nukleotiden, die ebenfalls als Regulatoren zahlreicher zellulärer Antworten, wie z.B. Proliferation und Migration, bekannt sind und über entsprechende Oberflächenrezeptoren, die Purinrezeptoren, wirken, auf die Aktivität besonders der Sphingosinkinasen 1 und 2 näher untersucht. Es sollte geklärt werden, ob die Sphingosinkinasen an einigen durch extrazelluläre Nukleotide induzierbaren zellulären Antworten, in diesem Falle der Migration und der Proliferation von Zellen, beteiligt sind. Als Zellsystem wurden Nierenmesangiumzellen verwendet, da diese Zellen bei verschiedenen entzündlichen Nierenerkrankungen (Glomerulonephritiden) eine wichtige Rolle spielen. Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass extrazelluläre Nukleotide die Aktivität der Sphingosinkinase 1 in den Mesangiumzellen stimulieren können. Zu beobachten ist dabei eine biphasische Aktivitätssteigerung der Sphingosinkinase 1. Die erste Aktivitätssteigerung nach einer Kurzzeitstimulation ist dabei auf eine Phosphorylierung des Enzyms zurückzuführen, während die zweite Aktivitätssteigerung mit einer Aktivierung des Sphingosinkinase 1-Promotors, einer verstärkten mRNA-Expression und einer de novo Proteinsynthese zu erklären ist. Diese Induktion kann durch die Verwendung von Hemmstoffen des PKC- und MAPK-Signalweges, sowie durch Verwendung eines Transkriptions- (Actinomycin D) oder eines Translationsinhibitors (Cycloheximid) blockiert werden. Die Halbwertszeit der mRNA der Sphingosinkinase 1 in den Mesangiumzellen konnte auf ca. 20 Minuten bestimmt werden. Im Gegensatz dazu ist die Sphingosinkinase 2 nicht durch ATP aktivierbar, wohl aber durch diverse Abbauprodukte von ATP, wie AMP und Adenosin, sowie durch UTP und seine Abbauprodukten UDP und UMP. Die neutrale Ceramidase kann nicht durch ATP und UTP aktiviert werden, wohl aber durch P2X7-Rezeptoragonisten (Bz-ATP, αβ-Me-ATP, γS-ATP) und TPA. In einem zweiten Schritt wurde die Rolle der Sphingosinkinasen und der neutralen Ceramidase bei der durch extrazelluläre Nukleotide induzierten Migration und Proliferation untersucht. Es zeigte sich mit Hilfe von genspezifischer siRNA zur Depletion der Sphingosinkinasen und der neutralen Ceramidase, sowie durch Verwendung von Kinase-Hemmstoffen und damit einhergehend der Inhibierung der Signalwege und mit Hilfe von verschiedenen Zelllinien isoliert aus Wildtyp-, SPHK 1-überexprimierenden und mSPHK1-defizienten Mäusen, dass die Aktivierung der Sphingosinkinase 1 durch extrazelluläre Nukleotide von entscheidender Bedeutung für die Migrationsfähigkeit der Zellen ist, jedoch keinen signifikanten Einfluss auf die Proliferationsrate der Mesangiumzellen hat. Auch die Aktivität der neutralen Ceramidase ist von entscheidender Bedeutung für die Migrationsfähigkeit der Zellen. Durch Depletion der neutralen Ceramidase scheint Ceramid in den Zellen zu akkumulieren, was die Proliferationsrate reduziert. Für die Proliferation der Mesangiumzellen könnte die Sphingosinkinase 2 als negativer Regulator fungieren, wie die Experimente mit der genspezifischen siRNA unter UTP-Stimulation gezeigt haben. Für die Migration der Mesangiumzellen gilt darüber hinaus, dass auch das Produkt der Sphingosinkinase 1, Sphingosin-1-Phosphat, in der Lage ist, die Migration zu stimulieren. Im Gegensatz dazu spielt Sphingosin-1-Phosphat für die Induktion der Proliferation der hier verwendeten Zellen keine wesentliche Rolle. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass die Sphingosinkinase 1 und vorgeschaltet auch die neutrale Ceramidase bei der Migration von Mesangiumzellen eine zentrale Rolle spielen und damit als therapeutische Angriffspunkte bei der Behandlung von Krankheiten, die durch eine vermehrte Migration gekennzeichnet sind, in Frage kommen.

Potentiation of capsaicin receptor activity by metabotropic ATP receptors as a possible mechanism for ATP-evoked pain and hyperalgesia

The capsaicin (vanilloid) receptor, VR1, is a sensory neuron-specific ion channel that serves as a polymodal detector of pain-producing chemical and physical stimuli. It has been proposed that ATP, released from different cell types, initiates the sensation of pain by acting predominantly on nociceptive ionotropic purinoceptors located on sensory nerve terminals. In this study, we examined the effects of extracellular ATP on VR1. In cells expressing VR1, ATP increased the currents evoked by capsaicin or protons through activation of metabotropic P2Y1 receptors in a protein kinase C-dependent pathway. The involvement of Gq/11-coupled metabotropic receptors in the potentiation of VR1 response was confirmed in cells expressing both VR1 and M1 muscarinic acetylcholine receptors. In the presence of ATP, the temperature threshold for VR1 activation was reduced from 42°C to 35°C, such that normally nonpainful thermal stimuli (i.e., normal body temperature) were capable of activating VR1. This represents a novel mechanism through which the large amounts of ATP released from damaged cells in response to tissue trauma might trigger the sensation of pain.