β-Lapachone alleviates alcoholic fatty liver disease in rats

Alcohol-induced liver injury is the most common liver disease in which fatty acid metabolism is altered. It is thought that altered NAD+/NADH redox potential by alcohol in the liver causes fatty liver by inhibiting fatty acid oxidation and the activity of tricarboxylic acid cycle reactions. β-Lapachone (βL), a naturally occurring quinone, has been shown to stimulate fatty acid oxidation in an obese mouse model by activating adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK). In this report, we clearly show that βL reduced alcohol-induced hepatic steatosis and induced fatty acid oxidizing capacity in ethanol-fed rats. βL treatment markedly decreased hepatic lipids while serum levels of lipids and lipoproteins were increased in rats fed ethanol-containing liquid diets with βL administration. Furthermore, inhibition of lipolysis, enhancement of lipid mobilization to mitochondria and upregulation of mitochondrial β-oxidation activity in the soleus muscle were observed in ethanol/βL-treated animals compared to the ethanol-fed rats. In addition, the activity of alcohol dehydrogenase, but not aldehyde dehydrogenase, was significantly increased in rats fed βL diets. βL-mediated modulation of NAD+/NADH ratio led to the activation of AMPK signaling in these animals. Conclusion: Our results suggest that improvement of fatty liver by βL administration is mediated by the upregulation of apoB100 synthesis and lipid mobilization from the liver as well as the direct involvement of βL on NAD+/NADH ratio changes, resulting in the activation of AMPK signaling and PPARα-mediated β-oxidation. Therefore, βL-mediated alteration of NAD+/NADH redox potential may be of potential therapeutic benefit in the clinical setting.

The effect of polyphosphate kinase gene deletion on polyhydroxyalkanoate accumulation and carbon metabolism in Pseudomonas putida KT2440.

The primary enzyme involved in polyphosphate (polyP) synthesis, polyP kinase (ppk), has been deleted in Pseudomonas putida KT2440. This has resulted in a threefold to sixfold reduction in polyhydroxyalkanoate (PHA) accumulation compared with the wild type under conditions of nitrogen limitation, with either temperature or oxidative (H2O2) stress, when grown on glucose. The accumulation of PHA by Δppk mutant was the same as the wild type under nitrogen-limiting growth conditions. There was no difference in polyP levels between wild-type and Δppk strains under all growth conditions tested. In the Δppk mutant proteome, polyP kinase (PPK) was undetectable, but up-regulation of the polyp-associated proteins polyP adenosine triphosphate (ATP)/nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) kinase (PpnK), a putative polyP adenosine monophosphate (AMP) phosphotransferase (PP_1752), and exopolyphosphatase was observed. Δppk strain exhibited significantly retarded growth with glycerol as carbon and energy source (42 h of lag period compared with 24 h in wild-type strain) but similar growth to the wild-type strain with glucose. Analysis of gene transcription revealed downregulation of glycerol kinase and the glycerol facilitator respectively. Glycerol kinase protein expression was also downregulated in the Δppk mutant. The deletion of ppk did not affect motility but reduced biofilm formation. Thus, the knockout of the ppk gene has resulted in a number of phenotypic changes to the mutant without affecting polyP accumulation.

Beneficial Effects of Berberine on Oxidized LDL-induced Cytotoxicity in Human Retinal Müller Cells

PURPOSE. Limited mechanistic understanding of diabetic retinopathy (DR) has hindered therapeutic advances. Berberine, an isoquinolone alkaloid, has shown favorable effects on glucose and lipid metabolism in animal and human studies, but effects on DR are unknown. We previously demonstrated intraretinal extravasation and modification of LDL in human diabetes, and toxicity of modified LDL to human retinal M¨uller cells. We now explore pathogenic effects of modified LDL on M¨uller cells, and the efficacy of berberine in mitigating this cytotoxicity. METHODS. Confluent human M¨uller cells were exposed to in vitro–modified ‘highly oxidized, glycated (HOG-) LDL versus native-LDL (N-LDL; 200 mg protein/L) for 6 or 24 hours, with/ without pretreatment with berberine (5 lM, 1 hour) and/or the adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK) inhibitor, Compound C (5 lM, 1 hour). Using techniques including Western blots, reactive oxygen species (ROS) detection assay, and quantitative real-time PCR, the following outcomes were assessed: cell viability (CCK-8 assay), autophagy (LC3, Beclin-1, ATG-5), apoptosis (cleaved caspase 3, cleaved poly-ADP ribose polymerase), oxidative stress (ROS, nuclear factor erythroid 2-related factor 2, glutathione peroxidase 1, NADPH oxidase 4), angiogenesis (VEGF, pigment epithelium-derived factor), inflammation (inducible nitric oxide synthase, intercellular adhesion molecule 1, IL-6, IL-8, TNF-a), and glial cell activation (glial fibrillary acidic protein). RESULTS. Native-LDL had no effect on cultured human M¨uller cells, but HOG-LDL exhibited marked toxicity, significantly decreasing viability and inducing autophagy, apoptosis, oxidative stress, expression of angiogenic factors, inflammation, and glial cell activation. Berberine attenuated all the effects of HOG-LDL (all P < 0.05), and its effects were mitigated by AMPK inhibition (P < 0.05). CONCLUSIONS. Berberine inhibits modified LDL-induced M¨uller cell injury by activating the AMPK pathway, and merits further study as an agent for preventing and/or treating DR.

Étude du rôle de la tyrosine kinase Src dans la régulation de la signalisation des récepteurs opioïdes delta (∆OR)

Les opioïdes sont les analgésiques les plus efficaces mais leur utilisation est limitée par la tolérance, un processus lié en partie à la désensibilisation des récepteurs. Le rôle de la présente étude était de mieux caractériser le processus de désensibilisation des récepteurs et plus particulièrement, d’étudier le rôle de la tyrosine kinase Src sur la régulation de la signalisation des récepteurs delta opioïdes. Nos résultats démontrent que l’inhibition pharmacologique avec PP2 (à faible concentration : 20- 40µM) ou encore l’inhibition moléculaire de la kinase avec de faibles concentrations d’ADN d’un mutant dominant inactif de Src (0,2µg/ml) potentialise l’amplitude et la durée de l’activation de la cascade ERK lorsqu’un agoniste, DPDPE (1µM; 5 min), se lie aux récepteurs. Nous avons également démontré que de fortes concentrations d’inhibiteurs de Src (80 et 100µM de PP2 ou 1µg/ml d’ADN du mutant dominant négatif) bloquent la cascade des MAPK suivant la stimulation de DOR par l’agoniste DPDPE. Ces observations indiquent que Src a un effet biphasique sur l’activité de ERK : l’inhibition complète de Src inhibe l’activité de la cascade MAPK alors qu’une inhibition modérée potentialise cette même cascade. Nous pensons aussi que de fortes concentrations des bloqueurs de Src interfèrent avec l’activation de ERK alors que de faibles concentrations interfèrent avec la désensibilisation des récepteurs. Cette possibilité a été testée à l’aide d’essais d’accumulation d’AMPc qui visaient à évaluer l’effet des bloqueurs de Src (PP2, 20 µM; 1h) sur la désensibilisation induite par un agoniste. L'activation de DOR par DPDPE inhibe la production d’AMPc, préalablement stimulée par du forskolin, de façon dose-dépendante. Le maximum d'inhibition observé est de 61%, mais lors d’un prétraitement au DPDPE (1 µM, 30 min) l’inhibition maximale est réduite à 72% de l’inhibition initiale observée. Cependant, un prétraitement des cellules au PP2 (20µM pendant 1 heure) avant d’effectuer la désensibilisation protège contre cette désensibilisation. L’effet protecteur des bloqueurs de Src n’entraîne pas de changement au niveau de l’internalisation des DOR mais l’altération de leur internalisation via un mutant tronqué du DOR ou via un milieu sucré hypertonique (0.4M de saccharose) réduit cette protection. Ces données suggèrent alors que l’internalisation optimale du récepteur est nécessaire pour que l’effet protecteur prenne place. Nous concluons donc que Src contribue à la désensibilisation de DOR après que l’internalisation du DOR soit survenue.

Étude des propriétés antidiabétiques de Nigella sativa : sites d’action cellulaires et moléculaires

Nigella sativa ou cumin noir est une plante et un condiment populaires. Les graines de N. sativa sont très utilisées en médecine traditionnelle des pays nord africains pour le traitement du diabète. Cependant, les mécanismes d'actions cellulaires et moléculaires via lesquels cette plante exerce son effet euglycémiant restent encore mal compris. Le but de notre étude est d'examiner l’effet de N. sativa sur la sécrétion d’insuline, le transport de glucose et sur les voies de signalisation impliquées dans l’homéostasie et le métabolisme de glucose, en utilisant des essais biologiques sur des cultures cellulaires murines (cellules β pancréatiques βTC, myoblastes C2C12, hépatocytes H4IIE et adipocytes 3T3-L1) et des études in vivo chez le rat normoglycémique et le Meriones shawi (rongeur) diabétique. Chez les cellules β pancréatiques, N. sativa a augmenté leur prolifération ainsi que la sécrétion basale et gluco-stimulée de l’insuline. N. sativa a augmenté aussi la prise de glucose de 50% chez les cellules musculaires alors que chez les cellules graisseuses, la prise de glucose est augmentée jusqu’au 400%. Les expériences d’immunobuvardage de type western ont montré que N. sativa stimule les voies de signalisation de l’insuline (Akt et ERKs) et aussi celle insulino-indépendante (AMPK) chez les cellules C2C12. Par contre, chez les 3T3-L1, l’augmentation de transport de glucose est plutôt reliée à une activation de la voie de peroxisome proliferator activated receptor γ (PPARγ). Chez les hépatocytes, N. sativa augmente la stimulation des protéines intracellulaires Akt et 5' adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK). Cette activation de l’AMPK est associée à un effet découpleur de la plante au niveau de la phosphorylation oxydative mitochondriale. Par ailleurs, chez les Meriones shawi diabétiques, N. sativa diminue graduellement la glycémie à jeun ainsi que la réponse glycémique (AUC) à une charge orale en glucose (OGTT) pour atteindre des valeurs semblables aux animaux témoins après quatre semaines de traitement. Une amélioration du profile lipidique est observée autant chez les Meriones shawi diabétiques que chez les rats normaux. Au niveau moléculaire, N. sativa augmente le contenu musculaire en glucose transporter 4 Glut4 et la phosphorylation de l’acetyl-coenzyme A carboxylase ACC dans le muscle soléaire et le foie chez les Mériones shawi diabétiques. Par contre, chez le rat normal, on assiste à une stimulation des voies de signalisation de l’insuline (Akt et ERK) au niveau hépatique. En conclusion, nous avons confirmé l’action insulinotropique de N. sativa au niveau des cellules β pancréatiques et mis en évidence un effet proliférateur pouvant potentiellement s’avérer utile pour contrecarrer la perte de masse cellulaire observée chez les diabétiques. Notre étude a également mis en évidence pour la première fois que N. sativa exerce son activité antidiabétique par une combinaison d’effets insulino-mimétiques et insulino-sensibilisateurs directs permettant ainsi d’augmenter le transport de glucose des tissus périphériques. Cette action de N. sativa est liée à une stimulation des voies de signalisation intracellulaires insulinodépendantes et -indépendantes (AMPK) chez le muscle squelettique et le foie alors qu’elle passe par la voie des PPARγ au niveau du tissu adipeux. Finalement, l’étude in vivo vient confirmer l’effet antidiabétique de N. sativa. Notre apport novateur se situe au niveau de la démonstration que l’activité antidiabétique de N. sativa chez le Meriones shawi diabétique est la résultante des mêmes activités que celles déterminées au niveau de l’étude in vitro. En effet, N. sativa active la voie de l’AMPK, améliore la sensibilité à l’insuline et augmente l’insulinémie. Notre étude montre aussi que N. sativa possède une activité antilipidémiante. Ces résultats confirment le bien-fondé de l'utilisation ethnopharmacologique de N. sativa comme traitement du diabète et des perturbations du métabolisme lipidique qui y sont associées. De plus, les actions pléiotropiques de N. sativa en font un traitement alternatif ou complémentaire du diabète très prometteur qui encouragent à présent la tenue d’études cliniques de bonne qualité.

Role of Reactive Gliosis and Neuroinflammation in Experimental Glaucoma

Le glaucome est la principale cause de cécité irréversible dans le monde. Chez les patients atteints de cette pathologie, la perte de la vue résulte de la mort sélective des cellules ganglionnaires (CGR) de la rétine ainsi que de la dégénérescence axonale. La pression intraoculaire élevée est considérée le facteur de risque majeur pour le développement de cette maladie. Les thérapies actuelles emploient des traitements pharmacologiques et/ou chirurgicaux pour diminuer la pression oculaire. Néanmoins, la perte du champ visuel continue à progresser, impliquant des mécanismes indépendants de la pression intraoculaire dans la progression de la maladie. Il a été récemment démontré que des facteurs neuroinflammatoires pourraient être impliqués dans le développement du glaucome. Cette réponse est caractérisée par une régulation positive des cytokines pro-inflammatoires, en particulier du facteur de nécrose tumorale alpha (TNFα). Cependant, le mécanisme par lequel le processus neuroinflammatoire agit sur la mort neuronale reste à clarifier. L’hypothèse principale de ce doctorat propose que les facteurs pro-inflammatoires comme le TNFα et la phosphodiestérase 4 (PDE4) interagissent avec les mécanismes moléculaires de la mort neuronale, favorisant ainsi la survie et la protection des CGRs au cours du glaucome. Dans la première partie de ma thèse, J’ai utilisé un modèle in vivo de glaucome chez des rats Brown Norway pour montrer que l’expression du TNFα est augmentée après l'induction de l'hypertension oculaire. L'hypothèse spécifique de cette étude suggère que les niveaux élevés de TNFα provoquent la mort des CGRs en favorisant l'insertion de récepteurs AMPA perméables au calcium (CP-AMPAR) à la membrane cytoplasmique. Pour tester cette hypothèse, j’ai utilisé un inhibiteur sélectif de la forme soluble du TNFα, le XPro1595. L'administration de cet agent pharmacologique a induit une protection significative des somas et des axones des neurones rétiniens. L'évaluation de la perméabilité au cobalt a montré que le TNFα soluble est impliqué dans l'insertion de CP-AMPAR à la membrane des CGRs lors du glaucome. L’exposition des neurones à une pression oculaire élevée est à l’origine de la hausse de la densité membranaire des CP-AMPARs, grâce à une diminution de l’expression de la sous-unité GluA2. La présence de GluA2 au sein du récepteur ne permet pas l’entrée du calcium à l’intérieur de la cellule. L'administration intraoculaire d’antagonistes spécifiques des CP-AMPARs promeut la protection des somas et des axones des CGRs. Ces résultats montrent que les CP-AMPARs jouent un rôle important dans la pathologie du glaucome. Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai caractérisé l'effet neuroprotecteur d’un inhibiteur de la PDE4, l’ibudilast, dans notre modèle de glaucome. L'hypothèse spécifique s’oriente vers une atténuation de la réponse neuroinflammatoire et de la gliose par l’administration d’ibudilast, favorisant ainsi la protection neuronale. Les résultats montrent que dans les rétines glaucomateuses, l’ibudilast diminue la gliose et l'expression de plusieurs facteurs tels que le TNFα, l'interleukine-1β (IL-1β), l’interleukine-6 (IL-6) et le facteur inhibiteur de la migration des macrophages (MIF). Chez les rats glaucomateux, nous avons observé une expression notable de PDE4A dans les cellules de Müller, qui est en corrélation avec l'accumulation de l’AMP cyclique (AMPc) dans ces cellules après un traitement d’ibudilast. Finalement, nous avons démontré que la protection des CGRs via l’administration d’ibudilast est un mécanisme dépendent de l’AMPc et de la protéine kinase A (PKA). En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse identifient deux mécanismes différents impliqués dans la perte des CGRs au cours du glaucome. Ces mécanismes pourraient fournir des perspectives potentielles pour le développement de nouvelles stratégies de traitement du glaucome.

5-HT2C and NMDA Receptors, IP3, cGMP and cAMP Functional Regulation in Pilocarpine Induced Temporal Lobe Epilepsy in Rats: Neuroprotective Role of Bacopa monnieri

Department of Biotechnology, Cochin University of Science and Technology

Adrenergic and Glutamergic Receptor Gene Expression and Their Functional regulation in the Cerebral Cortex of Hypoxia Induced Neonatal Rats:Role of Oxygen,Epinephrine and Glucose Supplementation

In the present work, the role of oxygen, epinephrine and glucose supplementation in regulating neurotransmitter contents, adrenergic and glutamate receptor binding parameters in the cerebral cortex of experimental groups of neonatal rats were investigated. The study of neurotransmitters and their receptors in the cerebral cortex and the EEG pattern in the brain regions of neonatal rats were taken as index for brain damage due to hypoxia, oxygen and epinephrine. Real-Time PCR work was done to confirm the binding parameters. Second messenger, cyclic Adenosine Monophosphate (cAMP) was assayed to find the functional correlation of the receptors. Behavioural studies were carried out to confirm the biochemical and molecular studies. The efficient and timely supplementation of glucose plays a crucial role in correcting the molecular changes due to hypoxia, oxygen and epinephrine. The addictive neuronal damage effect due to oxygen and epinephrine treatment is another important observation. The corrective measures from the molecular study brought to practice will lead to maintain healthy intellectual capacity during the later developmental stages, which has immense clinical significance in neonatal care.

Molekulare Mechanismen der cAMP-vermittelten Signaltransduktion

Zusammenfassung - Der sekundäre Botenstoff zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) reguliert viele fundamentale zelluläre Prozesse wie Zellproliferation, Differenzierung, Energiemetabolismus und Genexpression. In eukaryotischen Zellen vermittelt die cAMP-abhängige Proteinkinase (PKA) die meisten biologischen Funktionen von cAMP. Die PKA besteht aus jeweils zwei regulatorischen (R) und katalytischen (C) Untereinheiten, die zusammen einen inaktiven Holoenzymkomplex bilden, der durch cAMP aktiviert wird. In dieser Arbeit wurde die Bindung von cAMP und cAMP-Analoga an die R Untereinheit der PKA unter funktionellen und mechanistischen Aspekten untersucht. Eine neue, auf Fluoreszenzpolarisation basierende Methode wurde entwickelt, um die Affinität von cAMP-Analoga in einem homogenen Ansatz schnell, reproduzierbar und nicht radioaktiv zu quantifizieren. Zur detaillierten Untersuchung des Bindungsmechanismus von cAMP und cAMP Analoga (Agonisten und Antagonisten) wurden thermodynamische Studien im direkten Vergleich mittels isothermaler Titrationskalorimetrie und kinetischen Analysen (Oberflächenplasmonresonanz, SPR) durchgeführt, wodurch thermodynamische Signaturen für das Bindungsverhalten der Nukleotide an die R Untereinheit der PKA erhalten werden konnten. Durch Interaktionsstudien an mutagenisierten R Untereinheiten wurde der intramolekulare Aktivierungsmechanismus der PKA in Bezug auf cAMP-Bindung, Holoenzymkomplex-Formierung und -Aktivierung untersucht. Die dabei erhaltenen Ergebnisse wurden mit zwei Modellen der cAMP-induzierten Konformationsänderung verglichen, und ein Aktivierungsmechanismus postuliert, der auf konservierten hydrophoben Aminosäuren basiert. Für in vivo Untersuchungen wurden zusammen mit Kooperationspartnern membranpermeable, fluoreszierende cAMP Analoga entwickelt, die Einblicke in die Dynamik der cAMP-Verteilung in Zellen erlauben. Neu entwickelte, Festphasen gebundene cAMP-Analoga (Agonisten und Antagonisten) wurden in einem (sub)proteomischen Ansatz dazu genutzt, natürliche Komplexe der R Untereinheit und des PKA-Holoenzyms aus Zelllysaten zu isolieren und zu identifizieren. Diese Untersuchungen fließen letztlich in einem systembiologischen Ansatz zusammen, der neue Einblicke in die vielschichtigen cAMP gesteuerten Netzwerke und Regulationsprozesse erlaubt.

The function of SIFamide, PDF, and further neuropeptides in the circadian system of Rhyparobia maderae

Der täglich Wechsel von Hell- und Dunkelphasen führte während der Evolution zur Entwicklung innerer Uhren in nahezu allen Organismen. In der Schabe Rhyparobia maderae lokalisierten Läsions- und Transplantationsexperimente die innere Uhr in der akzessorischen Medulla (AME). Dieses kleine birnenförmige Neuropil am ventromedianen Rand der Medulla ist mit etwa 240 Neuronen assoziiert, die eine hohe Anzahl an zum Teil kolokalisierten Neuropeptiden und Neurotransmittern exprimieren. Diese Signalstoffe scheinen essentiell zu sein für die Synchronisation der inneren Uhr mit der Umwelt, der Kopplung der beiden bilateralen AME, der Aufrechterhaltung des circadianen Rhythmus sowie der zeitlichen Steuerung bestimmter Verhaltensweisen. Während die Funktion einiger dieser neuronalen Botenstoffe bereits gut untersucht ist, fehlt sie für andere. Zudem ist noch ungeklärt, wann einzelne Botenstoffe im circadianen Netzwerk agieren. Im Fokus dieser Studie lag daher die Erforschung der Funktion von SIFamide und Corazonin im circadianen Netzwerk sowie die weitere Untersuchung der Funktionen der Neuropeptide MIP und PDF. Es konnte gezeigt werden, dass SIFamide auch in R. maderae in vier großen neurosekretorischen Zellen in der pars intercerebralis exprimiert wird. Varikosenreiche SIFamide-immureaktive (-ir) Fasern innervieren eine Vielzahl an Neuropilen und finden sich auch in der Hüllregion der AME. Injektionsexperimente resultierten in einer monophasischen Phasen-Antwort-Kurve (PRC) mit einer Verzögerung zur frühen subjektiven Nacht. SIFamide ist also ein Eingangssignal für das circadiane Netzwerk und könnte in der Kontrolle der Schalf/Wach-Homöostase involviert sein. Auch Corazonin fungiert als Eingangssignal. Da die Injektionsexperimente in einer monophasischen PRC mit einem Phasenvorschub zur späten subjektiven Nacht resultierten, ist davon auszugehen, dass die Corazonin-ir AME-Zelle Bestandteil des Morning-Oszillator-Netzwerkes in R. maderae ist. Darüber hinaus zeigten Backfill-Experimente, dass MIP an der Kopplung beider AMAE beteiligt ist. ELISA-Quantifizierungen der PDF-Level im Tagesverlauf ergaben Schwankungen in der Konzentration, die auf eine Ausschüttung des Peptids während des Tages hindeuten – ähnlich wie es in Drosophila melanogaster der Fall ist. Dies spiegelt sich in der vervollständigten bimodalen PDF-PRC wieder. Hier führen Injektionen zu einem Phasenvorschub, bevor maximale Peptidlevel erreicht werden, sowie zu einer Phasenverzögerung, sobald die Peptidlevel wieder zu sinken beginnen. Die PRCs erlauben somit Rückschlüsse auf den Zeitpunkt der maximalen Peptidfreisetzung. PDF-ir Neuriten findet sich zudem in sämtlichen Ganglien des ventralen Strickleiternervensystems, was eine Funktion in der Kontrolle der Prozesse impliziert, die durch die Mustergeneratoren in Thorakal- und Abdominalganglien gesteuert werden.

Differences in glutamic acid and 5'-ribonucleotide contents between flesh and pulp of tomatoes and the relationship with umami taste

A difference in taste characteristics between the outer flesh and the inner pulp of tomatoes has been observed; in particular the pulp, which contains the seeds, had more umami taste. Analysis of the free amino acids and 5 '-ribonucleotides in the different parts of 13 varieties of tomatoes showed that in all cases the pulp contained higher levels of glutamic acid, 5 '-adenosine monophosphate (AMP), 5 '-guanosine monophosphate, 5 '-uridine monophosphate, and 5 '-cytidine monophosphate. The mean concentration of glutamic acid in the flesh was 1.26 g/kg and that in the pulp 4.56 g/kg but in some varieties the difference between pulp and flesh was more than 6-fold. For AMP, the mean concentration in the flesh was 80 mg/kg and that in the pulp was 295 mg/kg with one variety showing an 11-fold difference between pulp and flesh. These differences in concentration of these compounds, which are known to possess umami characteristics, provide an explanation for the perceived difference in umami taste between the flesh and pulp of tomatoes.

Analysis of second messenger pathways stimulated by different chemokines acting at the chemokine receptor

The chemokine receptor, CCR5, responds to several chemokines leading to changes in activity in several signalling pathways. Here, we investigated the ability of different chemokines to provide differential activation of pathways. The effects of five CC chemokines acting at CCR5 were investigated for their ability to inhibit forskolin- stimulated 3'-5'-cyclic adenosine monophosphate (cAMP) accumulation and to stimulate Ca2+ mobilisation. in Chinese hamster ovary (CHO) cells expressing CCR5. Macrophage inflammatory protein 1 alpha (D26A) (MIP-1 alpha (D26A), CCL3 (D26A)), regulated on activation, normal T-cell expressed and secreted (RANTES, CCLS), MIP-1 beta (CCL4) and monocyte chemoattractant protein 2 (MCP-2, CCL8) were able to inhibit forskolin -stimulated CAMP accumulation, whilst MCP-4 (CCL13) could not elicit a response. CCL3 (D26A), CCL4, CCLS, CCL8 and CCL13 were able to stimulate Ca2+ mobilisation. through CCRS, although CCL3 (D26A) and CCL5 exhibited biphasic concentration-response curves. The Ca2+ responses induced by CCL4, CCL5, CCL8 and CCL13 were abolished by pertussis toxin, whereas the response to CCL3 (D26A) was only partially inhibited by pertussis toxin, indicating G(i/o)-independent signalling induced by this chemokine. Although the rank order of potency of chemokines was similar between the two assays, certain chemokines displayed different pharmacological profiles in cAMP inhibition and Ca2+ mobilisation assays. For instance, whilst CCL13 could not inhibit forskolin-stimulated cAMP accumulation, this chemokine was able to induce Ca2+ mobilisation via CCR5. It is concluded that different chemokines acting at CCR5 can induce different pharmacological responses, which may account for the broad spectrum of chemokines that can act at CCRS. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Mechanisms underlying the long-term regulation of NHE3 by parathyroid hormone

The activity of the Na(+)/H(+) exchanger NHE3 is regulated by a number of factors including parathyroid hormone (PTH). In the current study, we used a renal epithelial cell line, the opossum kidney (OKP) cell, to elucidate the mechanisms underlying the long-term effects of PTH on NHE3 transport activity and expression. We observed that NHE3 activity was reduced 6 h after addition of PTH, and this reduction persisted almost unaltered after 24 h. The decrease in activity was associated with diminished NHE3 cell surface expression at 6, 16, and 24 h after PTH addition, total cellular NHE3 protein at 16 and 24 h, and NHE3 mRNA abundance at 24 h. The lower levels of NHE3 mRNA were associated to a small, but significant, decrease in mRNA stability. Additionally, by analyzing the rat NHE3 gene promoter activity in OKP cells, we verified that the regulatory region spanning the segment -152 to +55 was mildly reduced under the influence of PTH. This effect was completely abolished by the presence of the PKA inhibitor KT 5720. In conclusion, long-term exposure to PTH results in reduction of NHE3 mRNA levels due to a PKA-dependent inhibitory effect on the NHE3 promoter and a small reduction of mRNA half-life, and decrease in the total amount of protein which is preceded by endocytosis of the apical surface NHE3. The decreased NHE3 expression is likely to be responsible for the reduction of sodium, bicarbonate, and fluid reabsorption in the proximal tubule consistently perceived in experimental models of PTH disorders.

The isatin-Schiff base copper(II) complex Cu(isaepy)(2) acts as delocalized lipophilic cation, yields widespread mitochondrial oxidative damage and induces AMP-activated protein kinase-dependent apoptosis

We previously demonstrated that Bis[(2-oxindol-3-ylimino)-2-(2-aminoethyl) pyridine-N, N`] copper(II) [Cu(isaepy)(2)] was an efficient inducer of the apoptotic mitochondrial pathway. Here, we deeply dissect the mechanisms underlying the ability of Cu(isaepy)(2) to cause mitochondriotoxicity. In particular, we demonstrate that Cu(isaepy)(2) increases NADH-dependent oxygen consumption of isolated mitochondria and that this phenomenon is associated with oxy-radical production and insensitive to adenosine diphosphate. These data indicate that Cu(isaepy)(2) behaves as an uncoupler and this property is also confirmed in cell systems. Particularly, SH-SY5Y cells show: (i) an early loss of mitochondrial transmembrane potential; (ii) a decrease in the expression levels of respiratory complex components and (iii) a significant adenosine triphosphate (ATP) decrement. The causative energetic impairment mediated by Cu(isaepy)(2) in apoptosis is confirmed by experiments carried out with rho(0) cells, or by glucose supplementation, where cell death is significantly inhibited. Moreover, gastric and cervix carcinoma AGS and HeLa cells, which rely most of their ATP production on oxidative phosphorylation, show a marked sensitivity toward Cu(isaepy)(2). Adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK), which is activated by events increasing the adenosine monophosphate: ATP ratio, is deeply involved in the apoptotic process because the overexpression of its dominant/negative form completely abolishes cell death. Upon glucose supplementation, AMPK is not activated, confirming its role as fuel-sensing enzyme that positively responds to Cu(isaepy)(2)-mediated energetic impairment by committing cells to apoptosis. Overall, data obtained indicate that Cu(isaepy)(2) behaves as delocalized lipophilic cation and induces mitochondrial-sited reactive oxygen species production. This event results in mitochondrial dysfunction and ATP decrease, which in turn triggers AMPK-dependent apoptosis.

Modifying the bitterness of selected oral pharmaceuticals with cation and anion series of salts

Purpose. NaCl has proven to be an effective bitterness inhibitor, but the reason remains unclear. The purpose of this study was to examine the influence of a variety of cations and anions on the bitterness of selected oral pharmaceuticals and bitter taste stimuli: pseudoephedrine, ranitidine, acetaminophen, quinine, and urea.
Method. Human psychophysical taste evaluation using a whole mouth exposure procedure was used.
Results. The cations (all associated with the acetate anion) inhibited bitterness when mixed with pharmaceutical solutions to varying degrees. The sodium cation significantly (P < 0.003) inhibited bitterness of the pharmaceuticals more than the other cations. The anions (all associated with the sodium cation) also inhibited bitterness to varying degrees. With the exception of salicylate, the glutamate and adenosine monophosphate anions significantly (P < 0.001) inhibited bitterness of the pharmaceuticals more than the other anions. Also, there were several specific inhibitory interactions between ammonium, sodium and salicylate and certain pharmaceuticals.
Conclusions. We conclude that sodium was the most successful cation and glutamate and AMP were the most successful anions at inhibiting bitterness. Structure forming and breaking properties of ions, as predicted by the Hofmeister series, and other physical-chemical ion properties failed to significantly predict bitterness inhibition.