Immunoassays with rolling circle DNA amplification: A versatile platform for ultrasensitive antigen detection

We describe an adaptation of the rolling circle amplification (RCA) reporter system for the detection of protein Ags, termed “immunoRCA.” In immunoRCA, an oligonucleotide primer is covalently attached to an Ab; thus, in the presence of circular DNA, DNA polymerase, and nucleotides, amplification results in a long DNA molecule containing hundreds of copies of the circular DNA sequence that remain attached to the Ab and that can be detected in a variety of ways. Using immunoRCA, analytes were detected at sensitivities exceeding those of conventional enzyme immunoassays in ELISA and microparticle formats. The signal amplification afforded by immunoRCA also enabled immunoassays to be carried out in microspot and microarray formats with exquisite sensitivity. When Ags are present at concentrations down to fM levels, specifically bound Abs can be scored by counting discrete fluorescent signals arising from individual Ag–Ab complexes. Multiplex immunoRCA also was demonstrated by accurately quantifying Ags mixed in different ratios in a two-color, single-molecule-counting assay on a glass slide. ImmunoRCA thus combines high sensitivity and a very wide dynamic range with an unprecedented capability for single molecule detection. This Ag-detection method is of general applicability and is extendable to multiplexed immunoassays that employ a battery of different Abs, each labeled with a unique oligonucleotide primer, that can be discriminated by a color-coded visualization system. ImmunoRCA-profiling based on the simultaneous quantitation of multiple Ags should expand the power of immunoassays by exploiting the increased information content of ratio-based expression analysis.

Influences of aging and caloric restriction on the transcriptional profile of skeletal muscle from rhesus monkeys

In laboratory rodents, caloric restriction (CR) retards several age-dependent physiological and biochemical changes in skeletal muscle, including increased steady-state levels of oxidative damage to lipids, DNA, and proteins. We have previously used high-density oligonucleotide arrays to show that CR can prevent or delay most of the major age-related transcriptional alterations in the gastrocnemius muscle of C57BL/6 mice. Here we report the effects of aging and adult-onset CR on the gene expression profile of 7,070 genes in the vastus lateralis muscle from rhesus monkeys. Gene expression analysis of aged rhesus monkeys (mean age of 26 years) was compared with that of young animals (mean age of 8 years). Aging resulted in a selective up-regulation of transcripts involved in inflammation and oxidative stress, and a down-regulation of genes involved in mitochondrial electron transport and oxidative phosphorylation. Middle-aged monkeys (mean age of 20 years) subjected to CR since early adulthood (mean age of 11 years) were studied to determine the gene expression profile induced by CR. CR resulted in an up-regulation of cytoskeletal protein-encoding genes, and also a decrease in the expression of genes involved in mitochondrial bioenergetics. Surprisingly, we did not observe any evidence for an inhibitory effect of adult-onset CR on age-related changes in gene expression. These results indicate that the induction of an oxidative stress-induced transcriptional response may be a common feature of aging in skeletal muscle of rodents and primates, but the extent to which CR modifies these responses may be species-specific.

The in vivo neuromodulatory effects of the herbal medicine ginkgo biloba

Extracts of Ginkgo biloba leaves are consumed as dietary supplements to counteract chronic, age-related neurological disorders. We have applied high-density oligonucleotide microarrays to define the transcriptional effects in the cortex and hippocampus of mice whose diets were supplemented with the herbal extract. Gene expression analysis focused on the mRNAs that showed a more than 3-fold change in their expression. In the cortex, mRNAs for neuronal tyrosine/threonine phosphatase 1, and microtubule-associated τ were significantly enhanced. Hyperphosphorylated τ is the major constituent of the neurofibrillary tangles in the brains of Alzheimer's disease patients. The expression of α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA)-2, calcium and chloride channels, prolactin, and growth hormone (GH), all of which are associated with brain function, were also up-regulated. In the hippocampus, only transthyretin mRNA was upregulated. Transthyretin plays a role in hormone transport in the brain and possibly a neuroprotective role by amyloid-β sequestration. This study reveals that diets supplemented with Ginkgo biloba extract have notable neuromodulatory effects in vivo and illustrates the utility of genome-wide expression monitoring to investigate the biological actions of complex extracts.

A novel application of gene arrays: Escherichia coli array provides insight into the biology of the obligate endosymbiont of tsetse flies

Symbiotic associations with microorganisms are pivotal in many insects. Yet, the functional roles of obligate symbionts have been difficult to study because it has not been possible to cultivate these organisms in vitro. The medically important tsetse fly (Diptera: Glossinidae) relies on its obligate endosymbiont, Wigglesworthia glossinidia, a member of the Enterobacteriaceae, closely related to Escherichia coli, for fertility and possibly nutrition. We show here that the intracellular Wigglesworthia has a reduced genome size smaller than 770 kb. In an attempt to understand the composition of its genome, we used the gene arrays developed for E. coli. We were able to identify 650 orthologous genes in Wigglesworthia corresponding to ≈85% of its genome. The arrays were also applied for expression analysis using Wigglesworthia cDNA and 61 gene products were detected, presumably coding for some of its most abundant products. Overall, genes involved in cell processes, DNA replication, transcription, and translation were found largely retained in the small genome of Wigglesworthia. In addition, genes coding for transport proteins, chaperones, biosynthesis of cofactors, and some amino acids were found to comprise a significant portion, suggesting an important role for these proteins in its symbiotic life. Based on its expression profile, we predict that Wigglesworthia may be a facultative anaerobic organism that utilizes ammonia as its major source of nitrogen. We present an application of E. coli gene arrays to obtain broad genome information for a closely related organism in the absence of complete genome sequence data.

Investigação de mecanismos genéticos e epigenéticos em distúrbios do crescimento humano

Parcela considerável de pacientes com distúrbios de crescimento não têm a causa de seus quadros clínicos estabelecida, incluindo aproximadamente 50% dos pacientes com diagnóstico clínico de síndrome de Silver−Russell (SRS) e 10-20% dos pacientes com síndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS). O objetivo deste estudo foi investigar as causas genéticas e epigenéticas de distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida, numa contribuição para o entendimento de mecanismos que regulam o crescimento. O estudo compreendeu: (1) a investigação de microdesequilíbrios cromossômicos, por aCGH; (2) a análise do perfil de expressão alelo-específica de genes sujeitos a imprinting (IG), por pirossequenciamento (PSQ) ou sequenciamento de Sanger; (3) a investigação do padrão de metilação global em pacientes com restrição de crescimento, utilizando microarray de metilação. A casuística constituiu-se de 41 pacientes não aparentados, com distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida: (1) 25, com hipótese diagnóstica de SRS; (2) seis, com restrição de crescimento intrauterino e peso ao nascimento abaixo do 10º percentil, associados a outros sinais clínicos; (3) sete, com hipótese diagnóstica de BWS; e (4) três, com macrossomia pré-natal ou pós-natal, associada a outros sinais. A investigação de microdesequilíbrios cromossômicos foi realizada em 40 pacientes. Foram detectadas 58 variantes raras em 30/40 pacientes (75%): 40 foram consideradas provavelmente benignas (18 pacientes, 45%), 12, com efeito patogênico desconhecido (11 pacientes, 27,5%), duas, provavelmente patogênicas (um paciente, 2,5%) e quatro, patogênicas (três pacientes, 7,5%). Essas frequências são comparáveis àquelas descritas em estudos que investigaram CNV em grupos de pacientes com distúrbios de crescimento e outras alterações congênitas, incluindo SRS, e mostram a importância da investigação de microdesequilíbrios cromossômicos nesses pacientes. A diversidade dos microdesequilíbrios cromossômicos identificados é reflexo da heterogeneidade clínica das casuísticas. Neste estudo, muitos dos pacientes com hipótese diagnóstica de SRS e BWS apresentavam sinais clínicos atípicos, explicando a ausência neles das alterações (epi)genéticas que causam essas síndromes. A identificação de CNV características de outras síndromes reflete a sobreposição de sinais clínicos com BWS e SRS. A análise do perfil de expressão alelo-específica de IG foi realizada em um subgrupo de 18 pacientes com restrição de crescimento. Trinta IG com função em proliferação celular, crescimento fetal ou neurodesenvolvimento foram inicialmente selecionados. Após seleção de SNP transcritos com alta frequência na população, genotipagem de pacientes, genitores e indivíduos controle, determinação da expressão dos IG em sangue periférico e seu padrão de expressão (mono ou bialélico), 13 IG, expressos no sangue, tiveram a expressão alelo-específica avaliada, sete deles por PSQ e seis por sequenciamento de Sanger. Alterações no perfil de expressão de dois genes, de expressão normalmente paterna, foram detectadas em 4/18 pacientes (22%). Este estudo é o primeiro a utilizar pirossequenciamento e sequenciamento de Sanger na avaliação do perfil de expressão alelo-específica de IG, em pacientes com restrição de crescimento. Apesar de terem limitações, ambas as técnicas mostraram-se robustas e revelaram alterações de expressão alélica interessantes; entretanto, a relação dessas alterações com o quadro clínico dos pacientes permanece por esclarecer. A investigação da metilação global do DNA foi realizada em subgrupo de 21 pacientes com restrição de crescimento e em 24 indivíduos controle. Dois tipos de análise foram realizados: (1) análise diferencial de grupo e (2) análise diferencial individual. Na primeira análise, em que foi comparado o padrão de metilação do grupo de pacientes com quadro clínico sugestivo de SRS (n=16) com o do grupo controle (n=24), não houve indicação de hipo ou hipermetilação global no grupo SRS. Na segunda análise, foi comparado o padrão de metilação de cada um dos 21 pacientes com restrição de crescimento e dos 24 indivíduos controle, com o padrão de metilação do grupo controle. O número médio de CpG hipermetilados e de segmentos diferencialmente metilados (SDM) foi significativamente maior nos pacientes. Foram identificados 82 SDM hipermetilados, estando 57 associados a gene(s) (69,5%), em 16 pacientes, e 51 SDM hipometilados, 41 deles associados a gene(s) (80,4%), em 10 pacientes. A análise de ontologia genética dos 61 genes associados aos SDM hipo ou hipermetilados nos pacientes destacou genes que atuam no desenvolvimento e na morfogênese do sistema esquelético e de órgãos fetais, e na regulação da transcrição gênica e de processos metabólicos. Alterações de metilação em genes que atuam em processos de proliferação e diferenciação celulares e crescimento foram identificadas em 9/20 dos pacientes (45%), sugerindo implicação clínica. Não foi detectada alteração epigenética comum aos pacientes com diagnóstico clínico de SRS, explicável provavelmente pela heterogeneidade clínica. A investigação de metilação global, utilizando microarray, produziu novos dados que podem contribuir para a compreensão de mecanismos moleculares que influenciam o crescimento pré- e pós-natal. Na translocação aparentemente equilibrada - t(5;6)(q35.2;p22.3)dn, detectada em paciente com suspeita clínica de SRS, a interrupção de um gene, pela quebra no cromossomo 6, pode ser a causa do quadro clínico; alternativamente, a translocação pode ter impactado a regulação de genes de desenvolvimento localizados próximos aos pontos de quebra. A análise de expressão em sangue periférico mostrou que os níveis de cDNA do gene, interrompido pelo ponto de quebra da translocação, estavam reduzidos à metade. Além de sinais típicos da SRS, a paciente apresentava algumas características clínicas sugestivas de displasia cleidocraniana. Assim, a translocação t(5;6) pode ter alterado a interação de genes de desenvolvimento e seus elementos reguladores, levando à desregulação de sua expressão espaço-temporal, e resultando num fenótipo atípico, com características sobrepostas de mais de uma síndrome genética

O estudo das células Tγδ na manutenção da tolerância materna em vacas gestantes

O sistema imunológico materno desempenha um papel importante no estabelecimento da gestação e desenvolvimento de concepto até início do parto. A hipótese deste projeto é que há um recrutamento de células Tγδ para o endométrio ao longo da gestação que expressam citocinas que favorecem o estabelecimento e manutenção da tolerância materna a antígenos fetais durante a gestação em bovinos. Experimento I Para estudar a dinâmica populacional das células do sistema imune no sangue periférico de não lactantes não prenhes (NLNP), vacas lactantes no 1º trimestre e vacas no 3º trimestre da gestação, as PBMCs foram separadas por gradiente de densidade de Ficoll, seguido por protocolo de imunocitoquímica e analisadas em citômetro de fluxo para os anticorpos CD3+, CD4+, CD8+, CD14+, CD25+ e WC1+. As células analisadas tanto na região de linfócitos quanto na região de monócitos, não apresentaram diferença significativa entre os grupos analisados. Experimento II Para análise do perfil de expressão gênica das células Tγδ, foram coletadas amostras de sangue de vacas no 1º trimestre da gestação, vacas lactantes não prenhes (LNP) e vacas não lactantes não prenhes (NLNP). As células mononucleares foram separadas por gradiente de densidade de Ficoll e células Tγδ foram analisadas quanto ao perfil de citocinas por qRT-PCR para os genes IFNG; IL10; IL15; IL17; IL18; IL1B; IL4; IL-6; ISG15; PFR; TGFB2 e TNFA. A análise de expressão gênica mostrou tendência no aumento na expressão de IL1B, IL6 e TGFB2 em células PBMC em vacas NLNP quando comparado com vacas LNP e no 1º trimestre da gestação, enquanto que os outros genes analisados não apresentaram diferença significativa. Experimento III Fragmentos de endométrio, provenientes de abatedouro, foram coletados de vacas em 1º trimestre (33 a 35 dias de gestação), 2º trimestre (143 a 182 dias de gestação) e 3º trimestre de gestação (228 a 247 dias de gestação). Cortes congelados foram imunolocalizados e quantificados para as células do sistema imune CD3+, CD4+, CD8+, CD14+, CD18+, CD25+, CD62L+ e WC1+ por imunofluorescência. Nossos estudos mostraram aumento das células CD25+ e CD62L+ no endométrio no início da gestação. No meio da gestação, há um aumento das células WC1+ e CD14+. No final da gestação, observamos o aumento de CD14+, CD25+, CD18+ e CD62L+. Em suma, nossos dados sugerem que a modulação do sistema imune materno é específica para cada estágio da gestação, sendo que no início da gestação há um envolvimento de células T ativadas (CD25+) provavelmente para o estabelecimento de uma resposta ativa para tolerância dos antígenos fetais. Já no meio da gestação, há um recrutamento massivo de células Tγδ para o endométrio gravídico provavelmente para manter um microambiente de tolerância para o desenvolvimento fetal e no final da gestação células efetoras como macrófagos são recrutadas para o endométrio para auxiliar no processo do parto e involução uterina.

Extratos de Ascophyllum nodosum no tratamento de sementes de milho e soja: avaliações fisiológicas e moleculares

A obtenção de uma lavoura com população adequada de plantas depende da utilização de diferentes práticas agronômicas, estando o sucesso condicionado ao uso de sementes de boa qualidade. No entanto, a semeadura dificilmente é realizada em condições ideais o que resulta em problemas na emergência das plantas. Grande é a procura por alternativas que melhorem a germinação e o desenvolvimento inicial dos cultivos resultando em uniformidade de emergência, garantindo o estande e culminando em produção. O tratamento de sementes com agroquímicos fitossanitários é uma solução parcial no combate de agentes fitopatológicos e pragas, mas poucas são as soluções adotadas para melhorar o desenvolvimento vegetal inicial, que pode levar a desuniformidade e falhas no estande gerando prejuízos econômicos. Os extratos de algas já demonstraram em diversos estudos sua eficiência no desenvolvimento vegetal quando aplicados em plantas. Porém poucos são os estudos voltados para os efeitos dos extratos de algas na germinação e emergência. Assim, o intuito deste trabalho foi testar o extrato comercial de Ascophyllum nodosum, e diferentes fracionamentos do mesmo, no tratamento de sementes de soja e milho. Avaliou-se o efeito de diferentes doses no desenvolvimento das plântulas e as doses de melhor resposta foram utilizadas no tratamento de sementes de soja a fim de associar as respostas obtidas à expressão gênica de 9 genes relacionados ao processo germinativo em 24 e 48h de embebição. Sementes de soja tratadas com o extrato comercial resultaram em plântulas menos desenvolvidas o que pode estar relacionado ao alto teor de sais contidos no produto. O tratamento com as demais frações favoreceu o desenvolvimento das plântulas, principalmente o desenvolvimento radicular. Sementes de milho tratadas não apresentaram desenvolvimento tão satisfatório quanto as sementes de soja tratadas. A análise da expressão gênica relativa demonstrou que o tratamento com frações do extrato comercial é capaz de regular algumas vias do metabolismo hormonal, como a isopentenil transferase e a GA20 oxidase 2, e do catabolismo de reservas, como a acil-CoA oxidase. Em condições ótimas, o tratamento de sementes de soja com frações do extrato comercial de A. nodosum favoreceu o desenvolvimento inicial das plântulas de soja, no entanto não ocasionou grandes alterações no desenvolvimento de milho. Este estudo demonstrou a possibilidade de utilização de frações do extrato de A. nodosum no favorecimento do desenvolvimento inicial de plântulas de soja. Maiores estudos são necessários quanto às respostas em campo e na atenuação de estresses para viabilizar seu uso como um bioestimulante em sementes.

Análise de expressão gênica de Xylella fastidiosa cultivada em diferentes concentrações de glicose pela técnica de microarrays de DNA

Xylella fastidiosa (Xf) é o agente etiológico causador de doenças em uma grande variedade de cultivos de grande importância econômica, causando a c1orose variegada dos citros, uma das doenças mais danosas à indústria de citros no Brasil. Os genomas de algumas cepas deste fitopatógeno foram completamente seqüenciados promovendo assim estudos funcionais do genoma em larga escala. Neste trabalho nós nos propusemos a investigar o perfil de transcrição de Xf através da técnica microarranjos (no título da dissertação microarrays, mas a partir de agora usaremos microaarranjos) de DNA usando todo o genoma do fitopatógeno e cultivando-a sob meio definido variando a concentração de glicose. O objetivo inicial deste trabalho era observar se Xf comportava-se da mesma forma que Xac, que tem a expressão de goma aumentada devido ao aumento da concentração de glicose do meio. Nossas análises revelaram que enquanto os transcritos relacionados à goma não se mostraram afetados com a concentração de glicose, genes que codificam para análogos a Colicina-V e precursores de fimbria foram induzidos em alta concentração de glicose. Baseados nestes resultados, nós propusemos um modelo de mecanismo de produção e defesa contra a Colicina em Xf.

Regulatory T-cells infiltrate periodontal disease tissues

CD4(+) CD25(+) regulatory T ( Tr) cells are critical in regulating the immune response and thereby play an important role in the defense against infection and control of autoimmune diseases. Our previous studies demonstrated the involvement of autoimmune responses in periodontitis. The aim of this study was to identify CD4(+) CD25(+) Tr cells in periodontitis tissues and compare them with those in gingivitis tissues. Immunohistological analysis of CD4, CD25, and CTLA- 4 and the gene expression analysis of FOXP3, TGF- beta 1, and IL-10 on gingival biopsies revealed the presence of CD4(+) CD25(+) Tr cells in all tissues. In periodontitis, the percentage of CD4(+) CD25(+) Tr cells increased with increasing proportions of B-cells relative to T- cells. FOXP3, a characteristic marker for CD4(+) CD25(+) Tr cells, TGF- beta 1 and IL-10 were expressed more highly in periodontitis compared with gingivitis. These findings suggest that CD4(+) CD25(+) Tr cells and possibly other regulatory T- cell populations do exist and may play regulatory roles in periodontal diseases.

E2F suppression and Sp1 overexpression are sufficient to induce the differentiation-specific marker, transglutaminase type 1, in a squamous cell carcinoma cell line

Recently, E2F function has expanded to include the regulation of differentiation in human epidermal keratinocytes (HEKs). We extend these findings to report that in HEKs, Sp1 is a differentiation-specific activator and a downstream target of E2F-mediated suppression of the differentiation-specific marker, transglutaminase type 1 (TG-1). Deletion of elements between -0.084 to -0.034 kb of the TG-1 promoter disabled E2F1-induced suppression of promoter activity. Electrophoretic mobility shift assays (EMSAs) demonstrated that Sp1 and Sp3 bound this region. Protein expression analysis suggested that squamous differentiation was accompanied by increased Sp1/Sp3 ratio. Cotransfection of proliferating HEKs or the squamous cell carcinoma (SCC) cell line, KJD-1/SV40, with an E2F inhibitor (E2Fd/n) and Sp1 expression plasmid was sufficient to activate the TG-1 promoter. The suppression of Sp1 activity by E2F in differentiated cells appeared to be indirect since we found no evidence of an Sp1/E2F coassociation on the TG-1 promoter fragment. Moreover, E2F inhibition in the presence of a differentiation stimulus induced Sp1 protein. These data demonstrate that (i) Sp1 can act as a differentiation stimulus, (ii) E2F-mediated suppression of differentiation-specific markers is indirect via Sp1 inhibition and (iii) a combination of E2F inhibition and Sp1 activation could form the basis of a differentiation therapy for SCCs.

The SEN1 gene of Arabidopsis is regulated by signals that link plant defence responses and senescence

Plant defence and senescence share many similarities as evidenced by extensive co-regulation of many genes during these responses. To better understand the nature of signals that are common to plant defence and senescence, we studied the regulation of SEN1 encoding a senescence-associated protein during plant defence responses in Arabidopsis. Pathogen inoculations and treatments with defence-related chemical signals, salicylic acid and methyl jasmonate induced changes in SEN1 transcript levels. Analysis of transgenic plants expressing the SEN1 promoter fused to uidA reporter gene confirmed the responsiveness of the SEN1 promoter to defence- and senescence-associated signals. Expression analysis of SEN1 in a number of defence signalling mutants indicated that activation of this gene by pathogen occurs predominantly via the salicylic and jasmonic acid signalling pathways, involving the functions of EDS5, NPR1 and JAR1 In addition, in the absence of pathogen challenge, the cpr5/hys1 mutant showed elevated SEN1 expression and displayed an accelerated senescence response following inoculation with the necrotrophic fungal pathogen Fusarhan oxysporum. Although the analysis of the sen1-1 knock-out mutant did not reveal any obvious role for this gene in defence or senescence-associated events, our results presented here show that SEN1 is regulated by signals that link plant defence and senescence responses and thus represents a useful marker gene to study the overlap between these two important physiological events. (c) 2005 Elsevier SAS. All rights reserved.

Discovery of cyclotide-like protein sequences in graminaceous crop plants: Ancestral precursors of circular proteins?

Cyclotides are peptides from plants of the Rubiaceae and Violaceae families that have the unusual characteristic of a macrocylic backbone. They are further characterized by their incorporation of a cystine knot in which two disulfides, along with the intervening backbone residues, form a ring through which a third disulfide is threaded. The cyclotides have been found in every Violaceae species screened to date but are apparently present in only a few Rubiaceae species. The selective distribution reported so far raises questions about the evolution of the cyclotides within the plant kingdom. In this study, we use a combined bioinformatics and expression analysis approach to elucidate the evolution and distribution of the cyclotides in the plant kingdom and report the discovery of related sequences widespread in the Poaceae family, including crop plants such as rice ( Oryza sativa), maize ( Zea mays), and wheat ( Triticum aestivum), which carry considerable economic and social importance. The presence of cyclotide-like sequences within these plants suggests that the cyclotides may be derived from an ancestral gene of great antiquity. Quantitative RT-PCR was used to show that two of the discovered cyclotide-like genes from rice and barley ( Hordeum vulgare) have tissue-specific expression patterns.

Systems biology approach to study permeability of paracetamol and its solid dispersion

Physiological changes that take place at cellular level are usually reflective of their level of gene expression. Different formulation excipients have an impact on physiological behavior of the exposed cells and in turn affect transporter genes, enterocyte-mediated metabolism and toxicity biomarkers. The aim of this study was to prepare solid dispersion of paracetamol and evaluate genetic changes that occur in Caco-2 cell lines during the permeability of paracetamol alone and paracetamol solid dispersion formulations. Paracetamol-PEG 8000 solid dispersion was prepared by melt fusion method and the formulation was characterised using differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Formulation of solid dispersion resulted in the conversion of crystalline drug into an amorphous form. Permeability studies showed that paracetamol absorption was higher from the solid dispersion formulation. DNA microarrays analysis was carried out in order to investigate the involvement of any efflux/uptake transporters in paracetamol or its solid dispersion permeability. Neither transporter carriers nor efflux proteins were found to be involved in the absorption of paracetamol or its PEG solid dispersion. Gene expression analysis established that paracetamol toxicity was potentially reduced upon formulation into solid dispersion when ATP binding cassette (ABC) and solute carrier transporter (SLC) genes were analyzed.

Renal dopamine and salt-retaining states

Although generally regarded as a neurotransmitter, dopamine is also known to be secreted by the kidney whereby it promotes sodium excretion in its role as a natriuretic honnone. Peripheral dopamine may be formed by two alternative pathways; the decarboxylation of circulating L-Dopa by L-aromatic amino acid decarboxylase (LAAAD), and the desulphation of dopamine sulphate by arylsulphatase A (ASA), the latter being poorly represented in the literature. In many conditions and diseases with which sodium retention is associated, a reduced urinary excretion of dopamine has been noted implicating the involvement of dopamine in the maintenance of sodium homeostasis.This study investigates renal dopamine production via the desulphation of dopamine sulphate in a sample cohort during normal unregulated dietary sodium intake and following a low sodium regimen. After dietary salt restriction urinary dopamine sulphate levels were significantly increased, indicating that dopamine sulphate is indeed a physiological reservoir of active free dopamine, the necessity for which is reduced during self depletion. This confirmed the dopamine/dopamine sulphate pathway as one which may be relevant to the maintenance of sodium homeostasis. The activity of urinary ASA was investigated in diabetes mellitus as an example of a sodium-retaining state, and compared with that in a matched normal control group. A decreased ASA activity was anticipated, given the blunted dopamine excretion observed in many sodium-retaining states, however an unexpected increase in activity in the diabetic group was observed. Enzyme kinetic analysis of ASA showed that this was not due to the existence of an isoform having an altered affinity for dopamine sulphate. This rather paradoxical situation, that urinary-dopamine is decreased while ASA activity is increased, may be explained by the sequestering of free dopamine by autoxidation to 6-hydroxydopamine as has been hypothesised recently to occur in diabetes mellitus. To confirm the homogeneity of ASA in the normal and diabetic groups, four amplicons spanning the 3637bp intronic and exonic regions of the gene were generated by PCR. These were sequence utilising a fluorescent-dye terminator reaction using the forward PCR primer as sequencing primer. Although single nucleotide polymorphisms were observed between the two groups these occurred either in intronic regions or, when exonic, generated silent mutations, supporting the enzyme kinetic data. The expression of ASA was investigated to determine the basis of the increased activity observed in diabetes mellitus. Although a validated comparative RT-PCR assay was developed for amplification of arsa transcripts from fresh blood samples, expression analysis from archived paraffin-embedded renal tissue was complicated by the low yield and degradation of unprotected mRNA. Suggestions for the development of this work using renal cell-culture are discussed.

The Fate of Spermatogonial Stem Cells in the Cryptorchid Testes of RXFP2 Deficient Mice

The environmental niche of the spermatogonial stem cell pool is critical to ensure the continued generation of the germ cell population. To study the consequences of an aberrant testicular environment in cryptorchidism we used a mouse model with a deletion of Rxfp2 gene resulting in a high intra-abdominal testicular position. Mutant males were infertile with the gross morphology of the cryptorchid testis progressively deteriorating with age. Few spermatogonia were identifiable in 12 month old cryptorchid testes. Gene expression analysis showed no difference between mutant and control testes at postnatal day 10. In three month old males a decrease in expression of spermatogonial stem cell (SSC) markers Id4, Nanos2, and Ret was shown. The direct counting of ID4+ cells supported a significant decrease of SSCs. In contrast, the expression of Plzf, a marker for undifferentiated and differentiating spermatogonia was not reduced, and the number of PLZF+ cells in the cryptorchid testis was higher in three month old testes, but equal to control in six month old mutants. The PLZF+ cells did not show a higher rate of apoptosis in cryptorchid testis. The expression of the Sertoli cell FGF2 gene required for SSC maintenance was significantly reduced in mutant testis. Based on these findings we propose that the deregulation of somatic and germ cell genes in the cryptorchid testis, directs the SSCs towards the differentiation pathway. This leads to a depletion of the SSC pool and an increase in the number of PLZF+ spermatogonial cells, which too, eventually decreases with the exhaustion of the stem cell pool. Such a dynamic suggests that an early correction of cryptorchidism is critical for the retention of the SSC pool.