Concurrent binding of anti-EphA3 antibody and ephrin-A5 amplifies EphA3 signaling and downstream responses: Potential as EphA3-specific tumor-targeting reagents

The Eph receptor tyrosine kinases and their membrane-bound ephrin ligands form a unique cell-cell contact-mediated system for controlling cell localization and organization. Their high expression in a wide variety of human tumors indicates a role in tumor progression, and relatively low Eph and ephrin levels in normal tissues make these proteins potential targets for anticancer therapies. The monoclonal antibody IIIA4, previously used to isolate EphA3, binds with subnanomolar affinity to a conformation-specific epitope within the ephrin-binding domain that is closely adjacent to the low-affinity ephrin-A5 heterotetramerization site. We show that similar to ephrin-A5, preclustered IIIA4 effectively triggers EphA3 activation, contraction of the cytoskeleton, and cell rounding. BIAcore analysis, immunoblot, and confocal microscopy of wild-type and mutant EphA3 with compromised ephrin-A5 or IIIA4-binding capacities indicate that IIIA4 binding triggers an EphA3 conformation which is permissive for the assembly of EphA3/ephrin-A5-type signaling clusters. Furthermore, unclustered IIIA4 and ephrin-A5 Fc applied in combination initiate greatly enhanced EphA3 signaling. Radiometal conjugates of ephrin-A5 and IIIA4 retain their affinity, and in mouse xenografts localize to, and are internalized rapidly into EphA3-positive, human tumors. These findings show the biological importance of EphA3/ ephrin-A5 interactions and that ephrin-A5 and IIIA4 have great potential as tumor targeting reagents.

Three distinct molecular surfaces in ephrin-A5 are essential for a functional interaction with EphA3

Eph receptor tyrosine kinases (Ephs) function as molecular relays that interact with cell surface-bound ephrin ligands to direct the position of migrating cells. Structural studies revealed that, through two distinct contact surfaces on opposite sites of each protein, Eph and ephrin binding domains assemble into symmetric, circular heterotetramers. However, Eph signal initiation requires the assembly of higher order oligomers, suggesting additional points of contact. By screening a random library of EphA3 binding-compromised ephrin-A5 mutants, we have now determined ephrin-A5 residues that are essential for the assembly of high affinity EphA3 signaling complexes. In addition to the two interfaces predicted from the crystal structure of the homologous EphB2 center dot ephrin-B2 complex, we identified a cluster of 10 residues on the ephrin-A5 E alpha-helix, the E-F loop, the underlying H beta-strand, as well as the nearby B - C loop, which define a distinct third surface required for oligomerization and activation of EphA3 signaling. Together with a corresponding third surface region identified recently outside of the minimal ephrin binding domain of EphA3, our findings provide experimental evidence for the essential contribution of three distinct protein-interaction interfaces to assemble functional EphA3 signaling complexes.

The roles of EFN-1 and seam cell V2 in the transmission of a stop cue for the posterior lateral microtubule in Caenorhabditis elegans

A functional nervous system requires the precise arrangement of all nerve cells and their neurites. To achieve this correct assembly, a myriad of molecular guidance cues works together to direct the outgrowth of neurites to their correct positions. The small nematode C. elegans provides the ideal model system to study the complex mechanisms of neurite guidance due to its relatively simple nervous system, composed of 302 neurons. I used two mechanosensory neurons, called the posterior lateral microtubule (PLM), to investigate the role of the ephrin and Eph receptor protein family in neurite termination in C. elegans. Activation of the C. elegans Eph receptor VAB-1 on the PLM growth cone is sufficient to cause PLM termination, but the identity and location of the activating ligand has not been established. In my thesis I investigated the ability of the ephrin ligand EFN-1 to activate VAB-1 to cause PLM termination when expressed on the same cell (in cis) and on opposing cells (in trans) to the receptor. I showed that EFN-1 is able to activate VAB-1 in cis and in trans to cause PLM termination. I also assessed the hypodermal seam cells as the source of the ephrin stop cue using fluorescently labelled and seam cell mutant transgenic worms. I found that although the PLM shows consistent termination on the seam cell V2 in wild type worms independent of PLM length, this process is not significantly disrupted in seam cell mutants. With this information I have created a new hypothesis that the PLM neurite is able the provide a positional cue for the developing seam cells, and have created a new transgenic strain which can be used to assess the impact of PLM and ALM cell ablation on seam cell position. My research is the first to demonstrate the ability of an ephrin ligand to activate its ephrin receptor in cis, and further research can investigate if this finding has in vivo applications.

Purification of a ligand for the EPH-like receptor HEK using a biosensor-based affinity detection approach.

Advances in screening technologies allowing the identification of growth factor receptors solely by virtue of DNA or protein sequence comparison call for novel methods to isolate corresponding ligand growth factors. The EPH-like receptor tyrosine kinase (RTK) HEK (human EPH-like kinase) was identified previously as a membrane antigen on the LK63 human pre-B-cell line and overexpression in leukemic specimens and cell lines suggested a role in oncogenesis. We developed a biosensor-based approach using the immobilized HEK receptor exodomain to detect and monitor purification of the HEK ligand. A protein purification protocol, which included HEK affinity chromatography, achieved a 1.8 X 10(6)-fold purification of an approximately 23-kDa protein from human placental conditioned medium. Analysis of specific sHEK (soluble extracellular domain of HEK) ligand interactions in the first and final purification steps suggested a ligand concentration of 40 pM in the source material and a Kd of 2-3 nM. Since the purified ligand was N-terminally blocked, we generated tryptic peptides and N-terminal amino acid sequence analysis of 7 tryptic fragments of the S-pyridylethylated protein unequivocally matched the sequence for AL-1, a recently reported ligand for the related EPH-like RTK REK7 (Winslow, J.W., Moran, P., Valverde, J., Shih, A., Yuan, J.Q., Wong, S.C., Tsai, S.P., Goddard, A., Henzel, W.J., Hefti, F., Beck, K.D., & Caras, I.W. (1995) Neuron 14, 973-981). Our findings demonstrate the application of biosensor technology in ligand purification and show that AL-1, as has been found for other ligands of the EPH-like RTK family, binds more than one receptor.

Embryonic stem cells express multiple Eph-subfamily receptor tyrosine kinases.

Eph and its homologues form the largest subfamily of receptor tyrosine kinases. Normal expression patterns of this subfamily indicate roles in differentiation and development, whereas their overexpression has been linked to oncogenesis. This study investigated the potential role of Eph-related molecules during very early embryonic development by examining their expression in embryonic stem (ES) cells and embryoid bodies differentiated from ES cells in vitro. By use of a strategy based on reverse transcriptase-mediated PCR, nine clones containing Eph-subfamily sequence were isolated from ES cells. Of these, eight were almost identical to one of four previously identified molecules (Sek, Nuk, Eck, and Mek4). However, one clone contained sequence from a novel Eph-subfamily member, which was termed embryonic stem-cell kinase or Esk. Northern analysis showed expression of Esk in ES cells, embryoid bodies, day 12 mouse embryos, and some tissues of the adult animal. Levels of expression were similar in ES cells and embryoid bodies. By comparison, Mek4 showed no significant transcription in the ES cell cultures by Northern analysis, whereas Eck displayed stronger signals in ES cells than in the embryoid bodies. These results suggest that Eph-subfamily molecules may play roles during the earliest phases of embryogenesis. Furthermore, the relative importance of different members of this subfamily appears to change as development proceeds.

A genomewide survey of developmentally relevant genes in Ciona intestinalis - V. Genes for receptor tyrosine kinase pathway and Notch signaling pathway

In the present survey, we identified most of the genes involved in the receptor tyrosine kinase (RTK), mitogen activated protein kinase (MAPK) and Notch signaling pathways in the draft genome sequence of Ciona intestinalis, a basal chordate. Compared to vertebrates, most of the genes found in the Ciona genome had fewer paralogues, although several genes including ephrin, Eph and fringe appeared to have multiplied or duplicated independently in the ascidian genome. In contrast, some genes including kit/flt, PDGF and Trk receptor tyrosine kinases were not found in the present survey, suggesting that these genes are innovations in the vertebrate lineage or lost in the ascidian lineage. The gene set identified in the present analysis provides an insight into genes for the RTK, MAPK and Notch signaling pathways in the ancient chordate genome and thereby how chordates evolved these signaling pathway.

Immunmodulatorische Konsequenzen einer Eph-Rezeptorspaltung durch MMP-7

Tumore haben die Fähigkeit ihr Mikromilieu zu modulieren, um so ihre Entwicklung und ihre Ausbreitung zu fördern oder sich vor Angriffen des Immunsystems zu schützen. Die Expression der Matrix Metalloproteinasen 7 (MMP-7) wurde in vielen verschiedenen Tumoren analysiert. Neben prometastatischen und wachstumsfördernden Funktionen wurden auch antiapoptotische Wirkungen von MMP-7 auf die Tumorzellen belegt (Strand et al., 2004). Doch noch sind nicht alle immunmodulatorischen Eigenschaften von MMP-7 aufgeklärt worden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die immunologischen Konsequenzen einer MMP-7 Expression durch Tumorzellen zu untersuchen.rnIm Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass MMP-7 über die Spaltung der Rezeptortyrosinkinase EphB2 die Aktinpolymerisation und dadurch auch die Endozytose in Zellen verändern kann. EphB2 wurde als Target einer MMP-7 vermittelten Spaltung identifiziert. Die Untersuchungen mit MMP-7 überexprimierenden Hek 293 EcR Zellen und MMP-7 behandelten DCs zeigten unter dem Einfluss von MMP-7 eine wesentlich geringere EphB2 Expression auf deren Zelloberflächen. Zudem konnte durch in vitro Spaltversuche und anschließende Sequenzierung die Schnittstelle der MMP-7 induzierten Spaltung von EphB2 bestimmt werden. Anschließende Analysen belegten, dass durch die MMP-7 vermittelte Spaltung von EphB2 die Aktivierung der kleinen GTPasen Rac1 und Cdc42 stark reduziert wurden. Die Funktion von Cdc42 und Rac1 während der Aktinpolymerisation, als auch innerhalb der EphB2- Signalkaskade wurde bereits beschrieben (Irie and Yamaguchi, 2002). In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass MMP-7 die Aktinpolymerisation in Zellen reduzierte, was warscheinlich eine direkte Auswirkung der EphB2 Spaltung war. rnWeitere Versuche ließen einen Zusammenhang zwischen der reduzierten Aktinpolymerisation und der verminderten Endozytose in MMP-7 behandelten Zellen erkennen. Unter dem Einfluss von MMP-7 konnte sowohl in Hek 293 EcR MMP7 Zellen als auch in unreifen DCs eine Reduktion der endozytotischen Aktivität ermittelt werden.rnUntersuchungen mit humanen T-Zellen zeigten auch hier einen verminderten Nachweis von EphB2 auf den Zellen, wenn diese vorher mit MMP-7 inkubiert wurden. Zudem führte die Anwesenheit von MMP-7 in T-Zellen ebenfalls zu einer verminderten Aktinpolymerisation. Die mit der Aktinpolymerisation verbundene Restrukturierung des Zytoskeletts gilt als essentieller Prozess für die T-Zellaktivität (Tskvitaria-Fuller et al., 2003; Krummel et al., 2000). Anschließende Versuche konnte daher nicht nur eine Beeinträchtigung von MMP-7 auf die zytotoxische Aktivität von T-Zellen belegen, sondern deuteten auch auf eine verminderten Proliferation nach Antigenstimulation unter dem Einfluss von MMP-7 hin.rnDie Rolle von MMP-7 aber auch die von EphB2 in der Tumorimmunologie wurde bereits untersucht. So konnte eine induzierte Überexpression von EphB2 das Krebszellwachstum, die Adhäsion und die Migration inhibieren, während der Verlust der EphB2 Expression zu einer verstärkten Invasion und Metastisierung von Tumorzellen führte (Guo et al., 2006). Zudem konnte gezeigt werde, dass Tumorzellen die Funktion von DCs beeinflussen können. DCs aus tumortragenden Mäusen zeigten im Vergleich zu Kontrollzellen eine reduzierte Aktivierung von Cdc42 und Rac1 und zudem eine verminderte Endozytoseaktivität (Tourkova et al., 2007). Die in der vorliegenden Arbeit gezeigten MMP-7 bedingten Veränderungen der Aktinpolymerisation stellen womöglich eine Verbindung zwischen den genannten Untersuchungen her und offenbaren weitere immunologische Konsequenzen einer MMP-7 Expression im Tumor. rnrn

Nck-interacting Ste20 kinase couples Eph receptors to c-Jun N-terminal kinase and integrin activation.

The mammalian Ste20 kinase Nck-interacting kinase (NIK) specifically activates the c-Jun amino-terminal kinase (JNK) mitogen-activated protein kinase module. NIK also binds the SH3 domains of the SH2/SH3 adapter protein Nck. To determine whether Nck functions as an adapter to couple NIK to a receptor tyrosine kinase signaling pathway, we determined whether NIK is activated by Eph receptors (EphR). EphRs constitute the largest family of receptor tyrosine kinases (RTK), and members of this family play important roles in patterning of the nervous and vascular systems. In this report, we show that NIK kinase activity is specifically increased in cells stimulated by two EphRs, EphB1 and EphB2. EphB1 kinase activity and phosphorylation of a juxtamembrane tyrosine (Y594), conserved in all Eph receptors, are both critical for NIK activation by EphB1. Although pY594 in the EphB1R has previously been shown to bind the SH2 domain of Nck, we found that stimulation of EphB1 and EphB2 led predominantly to a complex between NIK/Nck, p62(dok), RasGAP, and an unidentified 145-kDa tyrosine-phosphorylated protein. Tyrosine-phosphorylated p62(dok) most probably binds directly to the SH2 domain of Nck and RasGAP and indirectly to NIK bound to the SH3 domain of Nck. We found that NIK activation is also critical for coupling EphB1R to biological responses that include the activation of integrins and JNK by EphB1. Taken together, these findings support a model in which the recruitment of the Ste20 kinase NIK to phosphotyrosine-containing proteins by Nck is an important proximal step in the signaling cascade downstream of EphRs.

EphA4 (Sek1) receptor tyrosine kinase is required for the development of the corticospinal tract

Members of the Eph family of tyrosine kinase receptors have been implicated in the regulation of developmental processes and, in particular, axon guidance in the developing nervous system. The function of the EphA4 (Sek1) receptor was explored through creation of a null mutant mouse. Mice with a null mutation in the EphA4 gene are viable and fertile but have a gross motor dysfunction, which is evidenced by a loss of coordination of limb movement and a resultant hopping, kangaroo-like gait. Consistent with the observed phenotype, anatomical studies and anterograde tracing experiments reveal major disruptions of the corticospinal tract within the medulla and spinal cord in the null mutant animals. These results demonstrate a critical role for EphA4 in establishing the corticospinal projection.

Eph/Ephrin memhrane proteins: A mammalian expression vector pTIg-BOS-Fc allowing rapid protein purification

There is an urgent need for high purity, single chain, fully functional Eph/ephrin membrane proteins. This report outlines the pTIg-BOS-Fc vector and purification approach resulting in rapid increased production of fully functional single chain extracellular proteins that were isolated with high purity and used in structure-function analysis and pre-clinical studies.

Eph kinases and their ligands ephrins act in concert with sex hormones in regulating blood pressure

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.

Eph kinases and their ligands ephrins act in concert with sex hormones in regulating blood pressure

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.

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.

Peripheral P2x7 Receptor-induced Mechanical Hyperalgesia Is Mediated By Bradykinin.

P2X7 receptors play an important role in inflammatory hyperalgesia, but the mechanisms involved in their hyperalgesic role are not completely understood. In this study, we hypothesized that P2X7 receptor activation induces mechanical hyperalgesia via the inflammatory mediators bradykinin, sympathomimetic amines, prostaglandin E2 (PGE2), and pro-inflammatory cytokines and via neutrophil migration in rats. We found that 2'(3')-O-(4-benzoylbenzoyl)adenosine 5'-triphosphate triethylammonium salt (BzATP), the most potent P2X7 receptor agonist available, induced a dose-dependent mechanical hyperalgesia that was blocked by the P2X7 receptor-selective antagonist A-438079 but unaffected by the P2X1,3,2/3 receptor antagonist TNP-ATP. These findings confirm that, although BzATP also acts at both P2X1 and P2X3 receptors, BzATP-induced hyperalgesia was mediated only by P2X7 receptor activation. Co-administration of selective antagonists of bradykinin B1 (Des-Arg(8)-Leu(9)-BK (DALBK)) or B2 receptors (bradyzide), β1 (atenolol) or β2 adrenoceptors (ICI 118,551), or local pre-treatment with the cyclooxygenase inhibitor indomethacin or the nonspecific selectin inhibitor fucoidan each significantly reduced BzATP-induced mechanical hyperalgesia in the rat hind paw. BzATP also induced the release of the pro-inflammatory cytokines tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin (IL)-1β, IL-6 and cytokine-induced neutrophil chemoattractant-1 (CINC-1), an effect that was significantly reduced by A-438079. Co-administration of DALBK or bradyzide with BzATP significantly reduced BzATP-induced IL-1β and CINC-1 release. These results indicate that peripheral P2X7 receptor activation induces mechanical hyperalgesia via inflammatory mediators, especially bradykinin, which may contribute to pro-inflammatory cytokine release. These pro-inflammatory cytokines in turn may mediate the contributions of PGE2, sympathomimetic amines and neutrophil migration to the mechanical hyperalgesia induced by local P2X7 receptor activation.