Construction and analysis of a new conditional ferritin H knockout mouse strain/

Résumé Le fer joue un rôle important dans la plupart des fonctions biologiques mais sa présence excessive provoque la production de molécules réactives d'oxygène (ROS) qui peuvent contribuer à diverses maladies. La protéine de stockage du fer, la ferritine H, capte l'excès en fer et le stocke sous forme non-toxique, ce qui empêche des dommages potentiels. La délétion de la ferritine H dans des souris knock-out a été essayée antérieurement, mais ces souris mouraient au stade précoce du développement embryonnaire. Pour étudier l'importance du fer, et en particulier son stockage dans la ferritine, et pour pouvoir mieux comprendre les fonctions de la ferritine H, nous avons créé un modèle de souris knock-out conditionnelles de la ferritine H, selon le système classique de Cre-LoxP. Le premier exon et la région du promoteur du gène de la ferritine H ont été entourés de sites loxP. La mortalité embryonnaire provoquée par la délétion constitutive du gène de la ferritine H a été confirmée en croisant nos souris avec des souris exprimant nestin-Cre1. En croisant nos souris avec des souris transgéniques Mx-Cre, nous avons observé que l'induction de Cre par injection de polyI-polyC provoque la délétion presque complète de la ferritine H dans le foie (> 99%) et la rate (> 88%). Ces tissus ont également perdu une grande partie de leur réserve de fer. Cette observation apporte pour la première fois la preuve in vivo que la ferritine H est indispensable pour le stockage du fer, que les fonctions de la ferritine H et de la ferritine L ne sont pas équivalentes, et que la ferritine L ne peut pas assumer seule la fonction de stockage du fer. Dans le foie des souris knock-out, l'expression de l'ARN messager de l'hepcidine a été induite après 10 jours. En même temps, l'expression de l'ARN messager des gènes codant pour des protéines de l'absorption de fer (DMT1, ferroportin, Dcytb1 et hephaestin) a été réprimée mais dans le duodénum seulement. L'expression d'hepcidine est inversément corrélée avec celle des gènes liés à l'absorption de fer. Cette observation corrobore des études antérieures. Mais, en plus, elle montre également que cette répression se produit seulement dans l'intestin. Nous pouvons ainsi tirer la conclusion suivante : ou bien l'hepcidine a un récepteur spécifique dans le duodénum ou bien les gènes liés à l'absorption de fer dans le duodénum ont un facteur spécifique de transcription sensible à l'hepcidine. Aucune répression de DMT1 et de ferroportin n'a été observée dans les macrophages de la rate après l'induction d'hepcidine. La délétion de ferritine H a entraîné une augmentation du taux de mortalité des cellules hépatiques, ainsi que des altérations dans l'architecture normale du tissu de la rate. Vu par l'immunohistologie, le nombre de lymphocytes B et T était réduit dans la rate, tendant à démontrer que la ferritine H et l'homéostase du fer jouent un rôle dans l'immunité. En conclusion, le modèle de souris knock-out conditionnelles de la ferritine H nous fournit un outil précieux pour l'étude in vivo du rôle joué par la ferritine dans l'homéostase du fer, dans les dommages créés par les ROS, ainsi que dans l'apoptose et l'immunité. Summary Iron plays an important role in most biological functions. However, excess of iron results in production of reactive oxygen species (ROS) which could substantially contribute to pathology of various diseases. Ferritin H scavenges excess of iron and stores it in non-toxic form and potentially prevents the damage. Fenitin H targeting in mice has been attempted before, however, straight knockout was lethal in early embryonic stage. To study the role of iron and its storage protein ferritin and to further elucidate ferritin H functions, we aimed at creating a conditional ferritin H knockout mouse model by classical Cre-LoxP system. First exon along with promoter region of the ferritin H gene was foxed. Embryonic lethality of the constitutive ferritin H deletion was confirmed by crossing the foxed mice with mice expressing nestin Cre-1 as transgene. Almost complete deletion was observed in liver (> 99%) and spleen (>88%) upon induction of Cre by injecting polyI-polyC in Fth Lox/Lox; MxCre mice. These tissues also lost substantial fraction of their iron stores. This provides first in vivo evidence that ferritin H is required for iron storage, ferritin H and L functions are not redundant and that ferritin L cannot perform iron storage function alone. Hepcidin mRNA expression was induced after 10 days in the livers of deleted mice and, simultaneously, mRNA expression of iron absorption related genes (DMT 1, ferroportin, Dcytb1 and hephaestin) was repressed in duodenum only. Hepcidin expression is inversely correlated with that of duodenal iron absorption related genes. This is in agreement with previous studies. However, we also show that this repression happens only in intestine. This leads to the conclusion that either hepcidin has a specific receptor in duodenum or the iron absorption related genes have duodenum specific transcription factor that is responsive to hepcidin. No repression of DMT1 and ferroportin was observed in spleen macrophages upon hepcidin induction. Ferritin H deletion showed increased cell death in liver and disruption of normal architecture of spleen. B lymphocytes were reduced in spleen on immunohistology which point towards a role of ferritin H and iron homeostasis in immunity. In conclusion, ferritin H conditional knockout mouse model provides us with an invaluable tool to study the in vivo role of ferritin H in iron homeostasis, ROS mediated damage, apoptosis and immunity.

Etude des effets du monoxyde d'azote (NO) sur le métabolisme des acides gras libres à partir d'un modèle de souris invalidée pour le gène de la NO synthase endothéliale

RESUME GENERAL Au cours de ces dernières années, le monoxyde d'azote (NO) produit par une famille d'enzymes, les NO synthases (NOS), est apparu comme un effecteur central dans la régulation du système cardiovasculaire et du métabolisme énergétique. Chez l'homme, un défaut de production du NO est associé à des maladies cardiovasculaires et métaboliques comme la résistance à l'insuline ou le diabète de type 2. Ces pathologies se retrouvent chez les souris invalidées pour la NO synthase endothéliale (eN0S-/-) qui présentent non seulement une hypertension mais également une résistance à l'insuline et une dyslipidémie (augmentation des triglycérides et des acides gras libres). Ces anomalies sont étroitement associées et impliquées dans le développement du diabète de type 2. Dans cette étude, nous avons essayé de déterminer à partir du modèle de souris eN0S-/-, l'influence de la eNOS et de son produit, le NO, sur la régulation du métabolisme lipidique intracellulaire. Ainsi, nous avons montré que cette enzyme et le NO régulent directement l'activité β-oxydative des mitochondries isolées du muscle squelettique, du muscle cardiaque et du tissu adipeux blanc. Par ailleurs, dans le muscle de ces souris, le contenu des mitochondries et l'expression des gènes impliqués dans leur biogénèse sont diminués, ce qui suggère que la eNOS et/ou le NO contrôlent également la synthèse de ces organelles. Les mitochondries, via la β-oxydation, sont impliquées dans la production d'énergie à partir des acides gras libres. Dans notre modèle animal, la diminution de la β-oxydation dans le muscle, s'accompagne d'une accumulation des triglycérides intramyocellulaires. Cette accumulation prédispose fortement au développement de la résistance à l'insuline. Les anomalies du métabolisme β-oxydatif favorisent donc probablement l'apparition de la dyslipidémie et le développement de la résistance à l'insuline observées chez les souris eN0S-/-. Cette hypothèse est soutenue par différentes études effectuées chez l'homme et l'animal qui suggèrent qu'une dysfonction mitochondriale peut être à l'origine de la résistance à l'insuline. Ces données récentes et les résultats de ce travail apportent un regard nouveau sur le rôle du NO dans le développement des maladies métaboliques que sont la résistance à l'insuline, le diabète de type 2 et l'obésité. Elles placent aux centres de ces mécanismes une organelle, la mitochondrie, située au carrefour des métabolismes glucidiques et lipidiques. SUMMARY Over the last years, nitric oxide (NO), synthesized by a family of enzymes, the NO synthases, has become a central regulator of the cardiovascular system and energy metabolism. In humans, defective NO production is found in cardiovascular and metabolic diseases such as insulin resistance or type 2 diabetes mellitus. These alterations are also found in knockout mice for the endothelial nitric oxide synthase (eN0S-/-), which are not only hypertensive but also display insulin resistance and dyslipidemia (with increased triglyceride and free fatty acid levels). These pathologic features are tightly linked and involved in the pathogenesis of type 2 DM. In this study, using eN0S-/- mice, we determined the role played by this enzyme and its product, NO, on intracellular lipid metabolism. We show that eNOS and NO directly regulate β-oxidation in mitochondria isolated from skeletal and cardiac muscle as well as white adipose tissue. Furthermore, in the skeletal muscle of these mice, the mitochondrial content and the expression of genes involved in mitochondrial biogenesis are decreased, suggesting that eNOS and/or NO also regulate the synthesis of this intracellular organelle. Mitochondria, through β-oxidation, play a role in energy production from free fatty acids. In our animal model, decreased β-oxidation in skeletal muscle is associated with accumulation of intramyocellular lipids. This increased lipid content plays an important role in the pathogenesis of insulin resistance. Defective β-oxidation, therefore, probably favours the development of insulin resistance and dyslipidemia as seen in these animals. This hypothesis is strengthened by studies in humans and animals indicating that mitochondrial dysfunction is associated with insulin resistance. These recent data and the results of this work provide evidence for a role of NO in the development of metabolic diseases such as insulin resistance or type diabetes mellitus. They put as a central player, an organelle, the mitochondria, which lies at the crossway of carbohydrate and lipid metabolism. RESUME DIDACTIQUE Le maintien des fonctions vitales et l'accomplissement d'une activité physique nécessitent, chez l'homme, un apport quotidien d'énergie. Cette énergie est présente, dans l'alimentation, principalement sous forme de graisses (lipides) ou de sucres. La production d'énergie s'effectue en majorité dans le muscle au niveau d'une organelle particulière, la mitochondrie. La régulation du métabolisme énergétique fait intervenir de nombreux facteurs de régulation dont l'un des plus connu est l'insuline. De nombreuses maladies comme le diabète de type 2, l'obésité ou le syndrome métabolique découlent de la dérégulation du métabolisme énergétique. Un mécanisme particulier, la résistance à l'insuline, qui se caractérise par un défaut d'action de l'insuline au niveau de ses tissus cibles (foie, muscle...) est souvent impliqué dans le développement de ces pathologies. L'étude de ces anomalies métaboliques nécessite l'utilisation de modèles, notamment animaux, qui ont la particularité de reproduire partiellement un état pathologique caractéristique de certaines maladies humaines. Dans ce travail, nous avons utilisé un modèle de souris dont la particularité est de ne pas exprimer une enzyme, la monoxyde d'azote (NO) synthase endothéliale (eNOS), responsable de la synthèse d'un gaz, le NO. Ces souris présentent une hypertension artérielle, des anomalies du métabolisme des lipides et une résistance à l'insuline. Or, de récents travaux effectués chez l'homme montrent que des individus insulino-résistants ou diabétiques de type 2 ont une diminution de la production de NO. Lors de nos investigations, nous avons démontré que la quantité et la capacité des mitochondries à utiliser les lipides comme substrat énergétique est diminuée dans les muscles des souris eN0S-/-. Par ailleurs, ces deux anomalies sont associées dans ce tissu à une accumulation des lipides. De façon très intéressante, ce phénomène est décrit dans de nombreuses études effectuées chez l'homme et l'animal comme favorisant le développement de la résistance à l'insuline. Les résultats de ce travail suggèrent donc que la eNOS et/ou le NO joue un rôle important dans l'activité et la synthèse des mitochondries. Le NO pourrait donc constituer une cible thérapeutique dans le traitement des maladies métaboliques.

Characterization of a MAF1 knockout mouse model

L'ARN polymérase 3 transcrit un petit groupe de gènes fortement exprimés et impliqués dans plusieurs mécanismes moléculaires. Les ARNs de transfert ou ARNt représentent plus ou moins la moitié du transcriptome de l'ARN polymérase 3. Ils sont directement impliqués dans la traduction des protéines en agissant comme transporteurs d'acides aminés qui sont incorporés à la chaîne naissante de polypeptides. Chez des levures cultivées dans un milieu jusqu'à épuisement des nutriments, Maf1 réprime la transcription par l'ARN polymérase 3, favorisant ainsi l'économie énergétique cellulaire. Dans un modèle de cellules de mammifères, MAF1 réprime aussi la transcription de l'ARN polymérase 3 dans des conditions de stress, cependant il n'existe aucune donnée quant à son rôle chez un mammifère vivant. Pendant mon doctorat, j'ai utilisé une souris délétée pour le gène Maf1 afin de connaître les effets de ce gène chez un mammifère. Etonnamment, la souris Maf1-­‐/-­‐ est résistante à l'obésité même si celle-­‐ci est nourrie avec une nourriture riche en matières grasses. Des études moléculaires et de métabolomiques ont montré qu'il existe des cycles futiles de production et dégradation des lipides et des ARNt, ce qui entraîne une augmentation de la dépense énergique et favorise la résistance à l'obésité. En plus de la caractérisation de la souris Maf1-­‐/-­‐, pendant ma thèse j'ai également développé une méthode afin de normaliser les données de ChIP-­‐sequencing. Cette méthode est fondée sur l'utilisation d'un contrôle interne, représenté ici par l'ajout d'une quantité fixe de chromatine provenant d'un organisme différent de celui étudié. La méthode a amélioré considérablement la reproductibilité des valeurs entre réplicas biologiques. Elle a aussi révélé des différences entre échantillons issus de conditions différentes. Une occupation supérieure de l'ARN polymérase 3 sur les gènes Pol 3 chez les souris Maf1 KO entraîne une augmentation du niveau de précurseurs d'ARNt, ayant pour effet probable la saturation de la machinerie de maturation des ARNt. En effet, chez les souris Maf1 KO, le pourcentage d'ARNt modifiés est plus faible que chez les souris type sauvage. Ce déséquilibre entre le niveau de précurseurs et d'ARNt matures entraîne une diminution de la traduction protéique. Ces résultats ont permis d'identifier de nouvelles fonctions pour la protéine MAF1, comme étant une protéine régulatrice à la fois de la transcription mais aussi de la traduction et en étant un cible potentielle au traitement à l'obésité. -- RNA polymerase III (Pol 3) transcribes a small set of highly expressed genes involved in different molecular mechanisms. tRNAs account for almost half of the Pol 3 transcriptome and are involved in translation, bringing a new amino into the nascent polypeptide chain. In yeast, under nutrient deprivation, Maf1 acts for cell energetic economy by repressing Pol 3 transcription. In mammalian cells, MAF1 also represses Pol 3 activity under conditions of serum deprivation or DNA damages but nothing is known about its role in a mammalian organism. During my thesis studies, I used a Maf1 KO mouse model to characterize the effects of Maf1 deletion in a living animal. Surprisingly, the MAF1 KO mouse developed an unexpected phenotype, being resistant to high fat diet-­‐induced obesity and displaying an extended lifespan. Molecular and metabolomics characterizations revealed futile cycles of lipids and tRNAs, which are produced and immediately degraded, which increases energy consumption in the Maf1 KO mouse and probably explains in part the protection to obesity. Additionally to the mouse characterization, I also developed a method to normalize ChIP-­‐seq data, based on the addition of a foreign chromatin to be used as an internal control. The method improved reproducibility between replicates and revealed differences of Pol 3 occupancy between WT and Maf1 KO samples that were not seen without normalization to the internal control. I then established that increased Pol 3 occupancy in the Maf1 KO mouse liver was associated with increased levels of tRNA precursor but not of mature tRNAs, the effective molecules involved in translation. The overproduction of precursor tRNAs associated with the deletion of Maf1 apparently overwhelms the tRNA processing machinery as the Maf1 KO mice have lower levels of fully modified tRNAs. This maturation defect directly impacts on translation efficiency as polysomic fractions and newly synthetized protein levels were reduced in the liver of the Maf1 KO mouse. Altogether, these results indicate new functions for MAF1, a regulator of both transcription and translation as well as a potential target for obesity treatment.

The role of PPARgamma in cartilage growth and development using cartilage-specific PPARgamma knockout mice

Le cartilage est un tissu conjonctif composé d’une seule sorte de cellule nommée chondrocytes. Ce tissu offre une fondation pour la formation des os. Les os longs se développent par l'ossification endochondral. Ce processus implique la coordination entre la prolifération, la différenciation et l'apoptose des chondrocytes, et résulte au remplacement du cartilage par l'os. Des anomalies au niveau du squelette et des défauts liés à l’âge tels que l’arthrose (OA) apparaissent lorsqu’il y a une perturbation dans l’équilibre du processus de développement. À ce jour, les mécanismes exacts contrôlant la fonction et le comportement des chondrocytes pendant la croissance et le développement du cartilage sont inconnus. Le récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est un facteur de transcription impliqué dans l'homéostasie des lipides. Plus récemment, son implication a aussi été suggérée dans l'homéostasie osseuse. Cependant, le rôle de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage est inconnu. Donc, pour la première fois, cette étude examine le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle au cartilage du gène PPARγ. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Les analyses des souris ayant une délétion au PPARγ aux stades embryonnaire et adulte démontrent une réduction de la croissance des os longs, une diminution des dépôts de calcium dans l’os, de la densité osseuse et de la vascularisation, un délai dans l’ossification primaire et secondaire, une diminution cellulaire, une perte d’organisation colonnaire et une diminution des zones hypertrophiques, une désorganisation des plaques de croissance et des chondrocytes déformés. De plus, la prolifération et la différenciation des chondrocytes sont anormales. Les chondrocytes et les explants isolés du cartilage mutant démontrent une expression réduite du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF)-A et des éléments de production de la matrice extracellulaire. Une augmentation de l’expression de la métalloprotéinase matricielle (MMP)-13 est aussi observée. Dans les souris âgées ayant une délétion au PPARγ, y est aussi noté des phénotypes qui ressemblent à ceux de l’OA tel que la dégradation du cartilage et l'inflammation de la membrane synoviale, ainsi qu’une augmentation de l’expression de MMP-13 et des néoépitopes générés par les MMPs. Nos résultats démontrent que le PPARγ est nécessaire pour le développement et l’homéostasie du squelette. PPARγ est un régulateur essentiel pour la physiologie du cartilage durant les stades de croissance, de développement et de vieillissement.

Rôles physiologiques des gènes Adamts1 et Adamts4 chez la souris

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Étude des œstrogènes sur la repolarisation cardiaque et de la grossesse sur l’électrocardiographie chez la souris

Le tamoxifène, un modulateur sélectif des récepteurs oestrogéniques, est un médicament largement utilisé depuis plus de vingt ans pour le traitement et la prévention du cancer du sein. Plusieurs études ont rapporté que l’administration aiguë du tamoxifène pouvait réduire certains courants K+ cardiaques. Cette observation suggère que les femmes traitées de façon chronique avec le tamoxifène risquent d’avoir une prolongation de leur intervalle QT, favorisant ainsi le développement de torsades de pointes. Puisque in vivo, le tamoxifène est largement métabolisé et son effet est attribué à celui du 4hydroxy-tamoxifène (4OH-tamoxifène), nous avons d'abord vérifié si les effets du tamoxifène sur la repolarisation pouvaient être dus au 4OH-tamoxifène. À l'aide de la méthode de patch-clamp, nous avons étudié l’effet aigu du 4OH-tamoxifène sur les courants K+ présents au niveau ventriculaire chez la souris femelle. En premier lieu, nous avons démontré que les souris traitées avec le 4OH-tamoxifène présentaient une diminution des courants K+ comparativement aux souris intactes. Fait intéressant, le prétraitement des myocytes avec l’antagoniste des récepteurs oestrogéniques, le ICI 182,780, ou l’inhibiteur de la synthèse protéique, l'actinomycine D, n’a pas modifié les effets du 4OH-tamoxifène. Ces résultats suggéraient que les effets du 4OH-tamoxifène sur les courants potassiques ne soient pas liés à la transcription génomique et n’implique pas les récepteurs aux œstrogènes. Bien que l’administration aiguë du 4OH-tamoxifène diminue les courants K+ cardiaques, l’absence de troubles au niveau du rythme cardiaque chez les femmes traitées à long terme exclu la possibilité de conclure que le traitement chronique avec le tamoxifène augmente la durée de l’intervalle QT. L'accès à des souris femelles et des cobayes nous a permis de démontrer que contrairement au traitement en aigu, les courants et les canaux K+ cardiaques sont augmentés en chronique. Les oestrogènes associés à une diminution des courants K+ d’une part et nos résultats obtenus avec le tamoxifène d’autre part suggèrent qu’en bloquant les récepteurs oestrogéniques, le tamoxifène puisse prévenir les effets inhibiteurs des oestrogènes sur les courants K+. Cette association œstrogènes- tamoxifène- récepteurs oestrogéniques et courants K+ nous a encouragées à approfondir encore nos études et vérifier l’influence des hormones sexuelles féminines sur la repolarisation ventriculaire. Une troisième étude a été ainsi réalisée chez des souris femelles ovariectomisées et des souris déficientes en récepteurs oestrogéniques α ou β afin de vérifier le rôle des oestrogènes et des récepteurs oestrogéniques sur la repolarisation ventriculaire. Nos résultats ont révélé clairement que l’absence des oestrogènes entraîne une augmentation de la densité du courant K+ transitoire indépendant du Ca2+ (Ito) et de l’expression du canal Kv4.3 et ces effets sont médiés par les REα. Ces données soutiennent davantage notre conclusion que l’inhibition des récepteurs oestrogéniques est responsable de l’augmentation des courants/canaux K+ et suggèrent fortement qu’ils jouent un rôle dans la régulation de la repolarisation ventriculaire. Elles soulignent aussi l'importance de vérifier le statut hormonal des animaux utilisés pour des études touchant l'électrophysiologie cardiaque. Dans la dernière partie de cette thèse nous avons vérifié les effets de la grossesse et du système nerveux autonome sur les différents paramètres électrocardiographiques et plus particulièrement sur le rythme cardiaque chez la souris. Nos données ont montré que, comme chez la femme enceinte, la grossesse est associée à une augmentation du rythme cardiaque. De plus, l'augmentation des niveaux des hormones féminines pourrait affecter l’automatisme et l’activité électrique cardiaque. Ces différentes études ont augmenté les connaissances sur la régulation hormonale de l'électrophysiologie cardiaque et aideront aux avancements des recherches chez les femmes.

Impaired Compensatory Beta-cell Function And Growth In Response To High-fat Diet In Ldl Receptor Knockout Mice.

In this study, we investigated the effect of low density lipoprotein receptor (LDLr) deficiency on gap junctional connexin 36 (Cx36) islet content and on the functional and growth response of pancreatic beta-cells in C57BL/6 mice fed a high-fat (HF) diet. After 60 days on regular or HF diet, the metabolic state and morphometric islet parameters of wild-type (WT) and LDLr-/- mice were assessed. HF diet-fed WT animals became obese and hypercholesterolaemic as well as hyperglycaemic, hyperinsulinaemic, glucose intolerant and insulin resistant, characterizing them as prediabetic. Also they showed a significant decrease in beta-cell secretory response to glucose. Overall, LDLr-/- mice displayed greater susceptibility to HF diet as judged by their marked cholesterolaemia, intolerance to glucose and pronounced decrease in glucose-stimulated insulin secretion. HF diet induced similarly in WT and LDLr-/- mice, a significant decrease in Cx36 beta-cell content as revealed by immunoblotting. Prediabetic WT mice displayed marked increase in beta-cell mass mainly due to beta-cell hypertrophy/replication. Nevertheless, HF diet-fed LDLr-/- mice showed no significant changes in beta-cell mass, but lower islet-duct association (neogenesis) and higher beta-cell apoptosis index were seen as compared to controls. The higher metabolic susceptibility to HF diet of LDLr-/- mice may be explained by a deficiency in insulin secretory response to glucose associated with lack of compensatory beta-cell expansion.

Leishmania spp. parasite isolation through inoculation of patient biopsy macerates in interferon gamma knockout mice

Isolation of Leishmania parasite and species identification are important for confirmation and to help define the epidemiology of the leishmaniasis. Mice are often used to isolate pathogens, but the most common mouse strains are resistant to infection with parasites from the Leishmania (Viannia) subgenus. In this study we tested the inoculation of interferon gamma knockout (IFNγ KO) mice with biopsy macerates from Leishmania-infected patients to increase the possibility of isolating parasites. Biopsies from twenty five patients with clinical signs of leishmaniasis were taken and tested for the presence of parasites. Immunohistochemical assay (IHC) and conventional histopathology detected the parasite in 88% and 83% of the patients, respectively. Leishmania sp. were isolated in biopsy macerates from 52% of the patients by culture in Grace's insect medium, but 13% of isolates were lost due to contamination. Inoculation of macerates in IFNγ KO mice provides isolation of parasites in 31.8% of the biopsies. Most isolates belong to L. (Viannia) subgenus, as confirmed by PCR, except one that belongs to L. (Leishmania) subgenus. Our preliminary results support the use of IFNγ KO mice to improve the possibility to isolate New World Leishmania species.

Remyelination in experimentally demyelinated connexin 32 KnockOut mice

The aim of this study was to evaluate the role of connexin 32 (Cx 32) during remyelination of the peripheral nervous system, through a local injection of either 0,1% ethidium bromide solution or saline in the sciatic nerve of Cx 32 knockout mice. Euthanasia was performed ranging from 1, 2, 3, 7, 15, 21 to 30 days after injection. Histochemical, immunohistochemical, immunofluorescence and transmission electron microscopical techniques were used to analyze the development of the lesions. Within the sciatic nerves, Schwann cells initially showed signs of intoxication and rejected their sheaths; after seven days, some thin newly formed myelin sheaths with uneven compactness and redundant loops (tomacula) were conspicuous. We concluded that the regeneration of lost myelin sheaths within the PNS followed the pattern already reported for this model in other laboratory species. Therefore, these results suggest that absence of Cx 32 did not interfere with the normal pattern of remyelination in this model in young mice.

(-)-CGP 12177 causes cardiostimulation and binds to cardiac putative beta(4)-adrenoceptors in both wild-type and beta(3)-adrenoceptor knockout mice

Some blockers of beta(1)- and beta(2)-adrenoceptors cause cardiostimulant effects through an atypical beta-adrenoceptor (putative beta(4)-adrenoceptor) that resembles the beta(3)-adrenoceptor. It is likely but not proven that the putative beta(4)-adrenoceptor is genetically distinct from the beta(3)-adrenoceptor. We therefore investigated whether or not the cardiac atypical beta-adrenoceptor could mediate agonist effects in mice lacking a functional beta(3)-adrenoceptor gene (beta(3)KO). (-)-CGP 12177, a beta(1)- and beta(2)-adrenoceptor blocker that causes agonist effects through both beta(3)-adrenoceptors and cardiac putative beta(4)-adrenoceptors, caused cardiostimulant effects that were not different in atria from wild-type (WT) mice and beta(3)KO mice. The effects of (-)-CGP 12177 were resistant to blockade by (-)-propranolol (200 nM) but were blocked by (-)-bupranolol (1 mu M) with an equilibrium dissociation constant of 15 nM in WT and 17 nM in beta(3)KO. (-)-[H-3]CGP 12177 labeled a similar density of the putative beta(4)-adrenoceptor in ventricular membranes from the hearts of both WT (B-max = 52 fmol/mg protein) and beta(3)KO (B-max = 53 fmol/mg protein) mice. The affinity of (-)-[H-3]CGP 12177 for the cardiac putative beta(4)-adrenoceptor was not different between WT (K-d = 46 nM) and beta(3)KO (K-d = 40 nM). These results provide definitive evidence that the cardiac putative beta(4)-adrenoceptor is distinct from the beta(3)-adrenoceptor.

Contribution of beta-adrenoceptor subtypes to relaxation of colon and oesophagus and pacemaker activity of ureter in wild-type and beta(3)-adrenoceptor knockout mice

1 The smooth muscle relaxant responses to the mixed beta(3)-, putative beta(4)-adrenoceptor agonist, (-)-CGP 12177 in rat colon are partially resistant to blockade by the beta(3)-adrenoceptor antagonist SR59230A suggesting involvement of beta(3)- and putative beta(4)-adrenoceptors. We now investigated the function of the putative beta(4)-adrenoceptor and other beta-adrenoceptor subtypes in the colon, oesophagus and ureter of wild-type (WT) and beta(3)-adrenoceptor knockout (beta(3)KO) mice. 2 (-)-Noradrenaline and (-)-adrenaline relaxed KCl (30 mM)-precontracted colon mostly through beta(1)-and beta(3)-adrenoceptors to a similar extent and to a minor extent through beta(2)-adrenoceptors. In colon from beta(3)KO mice, (-)-noradrenaline was as potent as in WT mice but the effects were mediated entirely through beta(1)-adrenoceptors. (-)-CGP 12177 relaxed colon from beta(3)KO mice with 2 fold greater potency than in WT mice. The maintenance of potency for (-)-noradrenaline and increase for (-)-CGP 12177 indicate compensatory increases in beta(1)- and putative beta(4)-adrenoceptor function in beta(3)KO mice. 3 In oesophagi precontracted with 1 mu M carbachol, (-)-noradrenaline caused relaxation mainly through beta(1)-and beta(3)-adrenoceptors. (-)-CGP 12177 (2 mu M) relaxed oesophagi from WT by 61.4+/-5.1% and beta(3)KO by 67.3+/-10.1% of the (-)-isoprenaline-evoked relaxation, consistent with mediation through putative beta(4)-adrenoceptors. 4 In ureter, (-)-CGP 12177 (2 mu M) reduced pacemaker activity by 31.1+/-2.3% in WT and 31.3+/-7.5% in beta(3)KO, consistent with mediation through putative beta(4)-adrenoceptors. 5 Relaxation of mouse colon and oesophagus by catecholamines are mediated through beta(1)- and beta(3)- adrenoceptors in WT. The putative beta(4)-adrenoceptor, which presumably is an atypical state of the beta(1)-adrenoceptor, mediates the effects of(-)-CGP 12177 in colon, oesophagus and ureter.

S-nitroso-N-acetylcysteine (SNAC) prevents myocardial alterations in hypercholesterolemic LDL receptor knockout mice by antiinflammatory action

We investigated the ability of S-nitroso-N-acetylcyseine (SNAC) to prevent structural and functional myocardial alterations in hypercholesterolemic mice. C57BL6 wild-type (WT) and LDL-R-/male mice (S) were fed a standard diet for 15 days. LDL-R-/- mice (S) showed an 11% increase in blood pressure, 62% decrease in left atrial contractility and lower CD40L and eNOS expression relative to WT. LDL-R-/- mice fed an atherogenic diet for 15 days (Chol) showed significant increased left ventricular mass compared to S, which was characterized by: (1) 1.25-fold increase in the LV weight/body weight ratio and cardiomyocyte diameter; (2) enhanced expression of the NOS isoforms, CD40L, and collagen amount; and (3) no alteration in the atrial contractile performance. Administration of SNAC to Chol mice (Choi + SNAC) (0.51 mu mol/kg/day for 15 day, IP) prevented increased left ventricular mass, collagen deposit, NOS isoforms, and CD40L overexpression, but it had no effect on the increased blood pressure or atrial basal hypocontractility. Deletion of the LDL receptor gene in mice resulted in hypertension and a marked left atrial contractile deficit, which may be related to eNOS under-expression. Our data show that SNAC treatment has an antiinflammatory action that might contribute to prevention of structural and functional myocardial alterations in atherosclerotic mice independently of changes in blood pressure.

Effect of paricalcitol and calcitriol on aortic wall remodeling in uninephrectomized ApoE knockout mice

Becker LE, Koleganova N, Piecha G, Noronha IL, Zeier M, Geldyyev A, Kokeny G, Ritz E, Gross ML. Effect of paricalcitol and calcitriol on aortic wall remodeling in uninephrectomized ApoE knockout mice. Am J Physiol Renal Physiol 300: F772-F782, 2011. First published December 15, 2010; doi:10.1152/ajprenal.00042.2010.-Despitean only minor reduction in the glomerular filtration rate, uninephrectomy (UNX) markedly accelerates the rate of growth of atherosclerotic plaques in ApoE-/- mice. It has been suggested that vitamin D receptor (VDR) activation exerts an antiproliferative effect on vascular smooth muscle cells, but the side effects may limit its use. To assess a potentially different spectrum of actions, we compared the effects of paricalcitol and calcitriol on remodeling and calcification of the aortic wall in sham-operated and UNX ApoE-/- mice on a diet with normal cholesterol content. Sham-operated and UNX mice were randomly allotted to treatment with solvent, calcitriol (0.03 mu g/kg) or paricalcitol (0.1 mu g/kg) 5 times/wk intraperitoneally for 10 wk. Semithin (0.6 mu m) sections of the aorta were analyzed by 1) morphometry, 2) immunohistochemistry, and 3) Western blotting of key proteins involved in vascular calcification and growth. Compared with sham-operated animals (5.6 +/- 0.24), the wall-to-lumen ratio (x100) of the aorta was significantly higher in solvent-and calcitriol-treated UNX animals (6.64 +/- 0.27 and 7.17 +/- 0.81, respectively, P < 0.05), but not in paricalcitol-treated UNX (6.1 5 +/- 0.32). Similar differences were seen with respect to maximal plaque height. Expression of transforming growth factor (TGF)-beta 1 in aortic intima/plaque was also significantly higher in UNX solvent and UNX calcitriol compared with sham-operated and UNX paricalcitol animals. Treatment with both paricalcitol and calcitriol caused significant elevation of VDR expression in the aorta. While at the dose employed paricalcitol significantly reduced TGF-beta expression in plaques, calcitriol in contrast caused significant vascular calcification and elevated expression of related proteins (BMP2, RANKL, and Runx2).

Similar Intracellular Peptide Profile of TAP1/beta 2 Microglobulin Double-Knockout Mice and C57BL/6 Wild-Type Mice as Revealed by Peptidomic Analysis

Cells produce and use peptides in distinctive ways. In the present report, using isotope labeling plus semi-quantitative mass spectrometry, we evaluated the intracellular peptide profile of TAP1/beta 2m(-/-) (transporter associated with antigen-processing 1/beta 2 microglobulin) double-knockout mice and compared it with that of C57BL/6 wild-type animals. Overall, 92 distinctive peptides were identified, and most were shown to have a similar concentration in both mouse strains. However, some peptides showed a modest increase or decrease (similar to 2-fold), whereas a glycine-rich peptide derived from the C-terminal of neurogranin (KGPGPGGPGGAGGARGGAGGGPSGD) showed a substantial increase (6-fold) in TAP1/beta 2m(-/-) mice. Thus, TAP1 and beta 2microglobulin have a small influence on the peptide profile of neuronal tissue, suggesting that the presence of peptides derived from intracellular proteins in neuronal tissue is not associated with antigens of the class I major histocompatibility complex. Therefore, it is possible that these intracellular peptides play a physiological role.

TNF-alpha Knockout Mice Have Increased Corpora Cavernosa Relaxation

Erectile dysfunction is considered an early clinical manifestation of vascular disease and an independent risk factor for cardiovascular events associated with endothelial dysfunction and increased levels of pro-inflammatory cytokines. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha), a pro-inflammatory cytokine, suppresses endothelial nitric oxide synthase (eNOS) expression. Considering that nitric oxide (NO) is of critical importance in penile erection, we hypothesized that blockade of TNF-alpha actions would increase cavernosal smooth muscle relaxation. In vitro organ bath studies were used to measure cavernosal reactivity in wild type and TNF-alpha knockout (TNF-alpha KO) mice and NOS expression was evaluated by western blot. In addition, spontaneous erections (in vivo) were evaluated by videomonitoring the animals (30 minutes). Collagen and elastin expression were evaluated by Masson trichrome and Verhoff-van Gieson stain reaction, respectively. Corpora cavernosa from TNF-alpha KO mice exhibited increased NO-dependent relaxation, which was associated with increased eNOS and neuronal NOS (nNOS) cavernosal expression. Cavernosal strips from TNF-alpha KO mice displayed increased endothelium-dependent (97.4 +/- 5.3 vs. Control: 76.3 +/- 6.3, %) and nonadrenergic-noncholinergic (93.3 +/- 3.0 vs. Control: 67.5 +/- 16.0; 16 Hz) relaxation compared to control animals. These responses were associated with increased protein expression of eNOS and nNOS (P < 0.05). Sympathetic-mediated (0.69 +/- 0.16 vs. Control: 1.22 +/- 0.22; 16 Hz) as well as phenylephrine-induced contractile responses (1.6 +/- 0.1 vs. Control: 2.5 +/- 0.1, mN) were attenuated in cavernosal strips from TNF-alpha KO mice. Additionally, corpora cavernosa from TNF-alpha KO mice displayed increased collagen and elastin expression. In vivo experiments demonstrated that TNF-alpha KO mice display increased number of spontaneous erections. Corpora cavernosa from TNF-alpha KO mice display alterations that favor penile tumescence, indicating that TNF-alpha plays a detrimental role in erectile function. A key role for TNF-alpha in mediating endothelial dysfunction in ED is markedly relevant since we now have access to anti-TNF-alpha therapies. Carneiro FS, Sturgis LC, Giachini FRC, Carneiro ZN, Lima VV, Wynne BM, Martin SS, Brands MW, Tostes RC, and Webb RC. TNF-alpha knockout mice have increased corpora cavernosa relaxation. J Sex Med 2009;6:115-125.