On the function of proton-gated ion channels ASICs and TRPV1 : a patch-clamp study

AbstractAcidosis is encountered during tissue inflammation and triggers pain in humans. H+-gated ion channels are expressed at high levels in sensory neurons of the peripheral nervous system. Ion channels from two different families present the required pH sensitivity to detect the acidosis associated with peripheral inflammation: Acid-Sensing Ion Channels (ASICs) and the Transient Receptor Potential Vanilloid-1 (TRPV1) channel.ASICs are members of the Degenerin/Epithelial Na+ Channel family of ion channels. Six ASIC subunits have been identified in mammals (ASICla, -lb, -2a, -2b, -3 and -4). ASICs form In-activated voltage-insensitive homo- or heterotrimeric Na+ channels. TRPV1 is a member of the TRP family of ion channels and forms non-selective cation channels that mediate a sustained current. TRPV1 is activated by H+, heat (T>43°C), lipids, capsaicin, voltage and other stimuli. A stimulus can increase TRPV1 response to a different stimulus. For example H+ can shift the capsaicin concentration dependence of TRPV1 to lower values. ASICs and TRPV1 have been shown to be involved in inflammatory pain. Using the patch-clamp technique, we studied different aspects of the function of ASICs and TRPV1 in the physiological context of pain.In the first part of this thesis, we characterize the effect of a temperature increase from 25 to 35°C on the function of ASICs and TRPV1 in transfected CHO cells and primary cultures of rat DRG sensory neurons. ASICs give rise to transient currents while TRPV1 mediates a sustained current. In addition, ASICs and TRPV1 respond to H+ with distinct pH dependences. We assess the relative contribution of ASICs and TRPV1 to H+-evoked electrical signaling in rat DRG neurons and we conclude that ASICs are the most important pH sensors in the pH range 7.4 to 6.0 at 35°C in sensory neurons.ASICs and TRPV1 are expressed in the epithelium lining the lumen of the bladder (urothelium). The Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis (BPS/IC) is a painful condition associated with a dysfunction of the urothelial barrier and with inflammation. In the second part of this thesis, we show that human urothelial cells -the cell line TEU2 and primary cultures of human bladder urothelium- express functional ASICs but no functional TRPV1 channels. In addition, we show that the levels of ASIC2 and ASIC3 mRNA are increased in the urothelium of patients suffering from BPS/IC. These data suggest that ASICs are involved in the pathology of BPS/IC.Finally, we demonstrate that APETx2 inhibits the sensory neuron specific voltage-dependent Na+ channel Nav1.8. APETx2 was previously shown to inhibit homo- or heterotrimeric ASIC3- containing channels with IC5o from 0.08 to 1 μΜ. We show that APETx2 also inhibits Nav1.8 with an ICsoof «2.6 μΜ. APETx2 reduces the maximal conductance and induces a depolarizing shift in the voltage dependence of activation of Nav1.8. In current-clamp experiments, APETx2 reduces the number of action potentials (APs) evoked by a current ramp. Nav1.8 mediates most of the current during the AP upstroke and has been shown to be an important mediator of inflammatory pain. The fact that APETx2 inhibits two ion channels involved in inflammatory pain suggests that APETx2 or derivatives may represent novel analgesic compounds.RésuméL'acidose tissulaire est observée durant l'inflammation et entraine la douleur chez l'humain. Des canaux ioniques activés par les protons (H+) sont fortement exprimés dans les neurones sensoriels du système nerveux périphérique. De ceux-ci, les Acid-Sensing Ion Channels [ASICs) et Transient Receptor Potential Vanilloid-1 (TRPV1) présentent une sensibilité adéquate à l'acidité pour servir de détecteurs d'acidose.Les ASICs sont membres de la famille Degenerin/Epithelial Na* Channel. Six sous-unités ASIC ont été identifiées chez les mammifères (ASICla, -lb, -2a, -2b, -3 et -4). Les ASICs forment des canaux sélectifs au Na\ insensibles au voltage et activés par les H+. Les canaux fonctionnels sont des homo- ou hétérotrimères de sous-unités ASIC. TRPV1 est un membre de la famille TRP de canaux ioniques. Les canaux TRPV1 sont activés par les H+, la chaleur (T>43°Ç), les lipides, la capsaicine, le voltage et d'autres stimulus. L'activation de TRPV1 entraine un courant soutenu non-sélectif. Un stimulus peut augmenter la réponse de TRPV1 à un autre stimulus. Les H+ peuvent, par exemple, induire un décalage vers des valeurs plus faibles de la courbe de dépendance à la concentration de TRPV1 pour la capsaicine. Il a été démontré que les ASICs et TRPV1 sont impliqués dans la douleur inflammatoire. En utilisant la technique du patch-clamp, nous avons étudié différents aspects de la fonction des ASICs et de TRPV1 dans des contextes associés à la douleur.Dans la première partie de cette thèse, nous caractérisons l'effet d'une augmentation de température de 25 à 35°C sur la fonction des canaux ASICs et TRPV1, dans des cellules CHO transfectées et dans des cultures primaires de neurones sensoriels (DRG) de rat. L'activation des ASICs entraine l'apparition d'un courant transitoire tandis que l'activation de TRPV1 entraine un courant soutenu. De plus, les ASICs et TRPV1 possèdent des dépendances au pH différentes. Nous évaluons la contribution relative des ASICs et de TRPV1 au signalement électrique induit par les H+ et nous concluons que les ASICs sont les senseurs d'acidité les plus importants dans les neurones sensoriels, dans le domaine de pH de 7.4 à 6.0, à température corporelle.Les ASICs et TRPV1 sont exprimés dans l'épithélium recouvrant l'intérieur de la vessie (l'urothélium). Le Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis (BPS/IC) est une condition médicale douloureuse associée à une dysfonction de la barrière urothéliale et à une inflammation. Dans la seconde partie de cette thèse, nous démontrons que des cellules urothéliales (de la lignée cellulaire TEU2) et des cellules provenant de cultures primaires d'épithéliums de vessies humaines expriment des canaux ASIC fonctionnels mais pas de TRPV1 fonctionnels. De plus, nous montrons que le niveau d'expression de ASIC2 et -3 est augmenté dans l'urothélium de la vessie de patients souffrant de BPS/IC. Ces données suggèrent que les ASICs sont impliqués dans la pathologie BPS/IC.Pour finir, nous démontrons que la toxine APETx2 inhibe le canal spécifique aux neurones sensoriels Nav1.8, un membre de la famille des canaux sodiques dépendants du potentiel. Il a été démontré précédemment que la toxine APETx2 inhibe les canaux contenant une ou plusieurs sous-unités ASIC3 avec un ICso entre 0.08 et 1 μΜ. Nous montrons que la toxine APETx2 inhibe Nav1.8 avec un IC50 de «2.6 μΜ. La toxine APETx2 réduit la conductance maximale et induit un décalage de la dépendance au potentiel de Nav1.8 vers des valeurs plus positives. Dans des expériences de courant imposé sur des neurones sensoriels, la toxine APETx2 réduit le nombre de potentiels d'action induits par une rampe de courant. Nav1.8 est responsable de la majeure partie du courant durant la phase ascendante du potentiel d'action et a été démontré comme étant un médiateur important de la douleur inflammatoire. L'inhibition de deux types de canaux, impliqués dans la douleurs inflammatoire, par la toxine APETx2, suggère que cette dernière ou ses dérivés représentent des composés analgésiques prometteurs.

Baerveldt shunts in the treatment of glaucoma secondary to anterior uveal melanoma and proton beam radiotherapy.

INTRODUCTION: Melanoma of the iris and ciliary body may be associated with secondary glaucoma. Treatment with proton beam radiotherapy (PBRT) to the anterior segment can also elevate intraocular pressure (IOP), resulting in uncontrolled glaucoma, often requiring enucleation. This is the first prospective study of Baerveldt aqueous shunts in irradiated eyes with anterior uveal melanoma (AUM; affecting the iris or ciliary body). METHODS: Thirty-one eyes with uncontrolled IOP following anterior segment PBRT treatment for AUM were prospectively recruited to undergo Baerveldt shunt implantation. Postoperative examinations were performed on day 1; weeks 1, 3, 6, 9; months 3, 6, 9, 12 and annually thereafter. Surgical success was defined as IOP 21 mm Hg or less and 20% reduction from baseline. All complications were recorded. RESULTS: Mean follow-up was 15.7 months (SD ±8.3 months). Mean interval from irradiation to shunt implantation was 2.5 years. Mean preoperative IOP was 31.0 (±10.3) mm Hg; mean IOP at last visit was 15.0 (±5.0) mm Hg; mean pre-operative glaucoma medications were 3.3 (±1.3); postoperatively 0.7 (±1.3) glaucoma medications. Surgical success rate was 86% using glaucoma medications. Four eyes had minor postoperative complications, none of which were sight threatening. There were no local tumour recurrences or systemic metastases. There were no enucleations caused by ocular hypertension. CONCLUSIONS: Baerveldt shunts were effective in lowering IOP, with few complications, in eyes treated with total anterior segment irradiation for AUM.

Morphological investigation of Toxoplasma gondii in vivo by a multiple beam interference microscope

A recently developed technique, namely multiple beam interference microscopy, has been applied to investigate the morphology of the parasite Toxoplasma gondii for the first time. The interference pattern obtained from the multiple internal reflection of a T. gondii, sandwiched between a glass plate and a cover plate, was focused on the objective of a conventional microscope. Because of the enhance contrast, several details of sub cellular structure and separating compartments are clearly visible. Details reveal the presence of a nucleus, lipid body, dense granule, rhoptry and amylopectin. The wall thickness of the membrane of the lipid body and the amylopectin is of the order of 0.02 µm and can be clearly distinguished with the help of the present technique. The same parasite has also been examined with the help of atomic force microscopy, and because of its thick membrane, the inner structural details were not observed at all. Sub cellular details of T. gondii observed with the present technique have been reported earlier only by low amplification transmission electron microscopy and not by any optical microscopic technique.

Aldosterone paradox: differential regulation of ion transport in distal nephron.

The mechanisms through which aldosterone promotes apparently opposite effects like salt reabsorption and K(+) secretion remain poorly understood. The identification, localization, and physiological analysis of ion transport systems in distal nephron have revealed an intricate network of interactions between several players, revealing the complex mechanism behind the aldosterone paradox. We review the mechanisms involved in differential regulation of ion transport that allow the fine tuning of salt and K(+) balance.

Messenger RNA expression of transporter and ion channel genes in undifferentiated and differentiated Caco-2 cells compared to human intestines.

PURPOSE: The purpose of this work was to study the influence of cell differentiation on the mRNA expression of transporters and channels in Caco-2 cells and to assess Caco-2 cells as a model for carrier-mediated drug transport in the intestines. METHOD: Gene mRNA expression was measured using a custom-designed microarray chip with 750 deoxyoligonucleotide probes (70mers). Each oligomer was printed four times on poly-lysine-coated glass slides. Expression profiles were expressed as ratio values between fluorescence intensities of Cy3 and Cy5 dye-labeled cDNA derived from poly(A) + RNA samples of Caco-2 cells and total RNA of human intestines. RESULTS: Significant differences in the mRNA expression profile of transporters and channels were observed upon differentiation of Caco-2 cells from 5 days to 2 weeks in culture, including changes for MAT8, S-protein, and Nramp2. Comparing Caco-2 cells of different passage number revealed few changes in mRNAs except for GLUT3, which was down-regulated 2.4-fold within 13 passage numbers. Caco-2 cells had a similar expression profile when either cultured in flasks or on filters but differed more strongly from human small and large intestine, regardless of the differentiation state of Caco-2 cells. Expression of several genes highly transcribed in small or large intestines differed fourfold or more in Caco-2 cells. CONCLUSIONS: Although Caco-2 cells have proven a suitable model for studying carrier-mediated transport in human intestines, the expression of specific transporter and ion channel genes may differ substantially.

Glutamatergic regulation of mitochondrial ion dynamics in astrocytes

Résumé grand public :Le cerveau se compose de cellules nerveuses appelées neurones et de cellules gliales dont font partie les astrocytes. Les neurones communiquent entre eux par signaux électriques et en libérant des molécules de signalisation comme le glutamate. Les astrocytes ont eux pour charge de capter le glucose depuis le sang circulant dans les vaisseaux sanguins, de le transformer et de le transmettre aux neurones pour qu'ils puissent l'utiliser comme source d'énergie. L'astrocyte peut ensuite utiliser ce glucose de deux façons différentes pour produire de l'énergie : la première s'opère dans des structures appelées mitochondries qui sont capables de produire plus de trente molécules riches en énergie (ATP) à partir d'une seule molécule de glucose ; la seconde possibilité appelée glycolyse peut produire deux molécules d'ATP et un dérivé du glucose appelé lactate. Une théorie couramment débattue propose que lorsque les astrocytes capturent le glutamate libéré par les neurones, ils libèrent en réponse du lactate qui servirait de base énergétique aux neurones. Cependant, ce mécanisme n'envisage pas une augmentation de l'activité des mitochondries des astrocytes, ce qui serait pourtant bien plus efficace pour produire de l'énergie.En utilisant la microscopie par fluorescence, nous avons pu mesurer les changements de concentrations ioniques dans les mitochondries d'astrocytes soumis à une stimulation glutamatergique. Nous avons démontré que les mitochondries des astrocytes manifestent des augmentations spontanées et transitoires de leur concentrations ioniques, dont la fréquence était diminuée au cours d'une stimulation avec du glutamate. Nous avons ensuite montré que la capture de glutamate augmentait la concentration en sodium et acidifiait les mitochondries des astrocytes. En approfondissant ces mécanismes, plusieurs éléments ont suggéré que l'acidification induite diminuerait le potentiel de synthèse d'énergie d'origine mitochondriale et la consommation d'oxygène dans les astrocytes. En résumé, l'ensemble de ces travaux suggère que la signalisation neuronale impliquant le glutamate dicte aux astrocytes de sacrifier temporairement l'efficacité de leur métabolisme énergétique, en diminuant l'activité de leurs mitochondries, afin d'augmenter la disponibilité des ressources énergétiques utiles aux neurones.Résumé :La remarquable efficacité du cerveau à compiler et propager des informations coûte au corps humain 20% de son budget énergétique total. Par conséquent, les mécanismes cellulaires responsables du métabolisme énergétique cérébral se sont adéquatement développés pour répondre aux besoins énergétiques du cerveau. Les dernières découvertes en neuroénergétique tendent à démontrer que le site principal de consommation d'énergie dans le cerveau est situé dans les processus astrocytaires qui entourent les synapses excitatrices. Un nombre croissant de preuves scientifiques a maintenant montré que le transport astrocytaire de glutamate est responsable d'un coût métabolique important qui est majoritairement pris en charge par une augmentation de l'activité glycolytique. Cependant, les astrocytes possèdent également un important métabolisme énergétique de type mitochondrial. Par conséquent, la localisation spatiale des mitochondries à proximité des transporteurs de glutamate suggère l'existence d'un mécanisme régulant le métabolisme énergétique astrocytaire, en particulier le métabolisme mitochondrial.Afin de fournir une explication à ce paradoxe énergétique, nous avons utilisé des techniques d'imagerie par fluorescence pour mesurer les modifications de concentrations ioniques spontanées et évoquées par une stimulation glutamatergique dans des astrocytes corticaux de souris. Nous avons montré que les mitochondries d'astrocytes au repos manifestaient des changements individuels, spontanés et sélectifs de leur potentiel électrique, de leur pH et de leur concentration en sodium. Nous avons trouvé que le glutamate diminuait la fréquence des augmentations spontanées de sodium en diminuant le niveau cellulaire d'ATP. Nous avons ensuite étudié la possibilité d'une régulation du métabolisme mitochondrial astrocytaire par le glutamate. Nous avons montré que le glutamate initie dans la population mitochondriale une augmentation rapide de la concentration en sodium due à l'augmentation cytosolique de sodium. Nous avons également montré que le relâchement neuronal de glutamate induit une acidification mitochondriale dans les astrocytes. Nos résultats ont indiqué que l'acidification induite par le glutamate induit une diminution de la production de radicaux libres et de la consommation d'oxygène par les astrocytes. Ces études ont montré que les mitochondries des astrocytes sont régulées individuellement et adaptent leur activité selon l'environnement intracellulaire. L'adaptation dynamique du métabolisme énergétique mitochondrial opéré par le glutamate permet d'augmenter la quantité d'oxygène disponible et amène au relâchement de lactate, tous deux bénéfiques pour les neurones.Abstract :The remarkable efficiency of the brain to compute and communicate information costs the body 20% of its total energy budget. Therefore, the cellular mechanisms responsible for brain energy metabolism developed adequately to face the energy needs. Recent advances in neuroenergetics tend to indicate that the main site of energy consumption in the brain is the astroglial process ensheating activated excitatory synapses. A large body of evidence has now shown that glutamate uptake by astrocytes surrounding synapses is responsible for a significant metabolic cost, whose metabolic response is apparently mainly glycolytic. However, astrocytes have also a significant mitochondrial oxidative metabolism. Therefore, the location of mitochondria close to glutamate transporters raises the question of the existence of mechanisms for tuning their energy metabolism, in particular their mitochondrial metabolism.To tackle these issues, we used real time imaging techniques to study mitochondrial ionic alterations occurring at resting state and during glutamatergic stimulation of mouse cortical astrocytes. We showed that mitochondria of intact resting astrocytes exhibited individual spontaneous and selective alterations of their electrical potential, pH and Na+ concentration. We found that glutamate decreased the frequency of mitochondrial Na+ transient activity by decreasing the cellular level of ATP. We then investigated a possible link between glutamatergic transmission and mitochondrial metabolism in astrocytes. We showed that glutamate triggered a rapid Na+ concentration increase in the mitochondrial population as a result of plasma-membrane Na+-dependent uptake. We then demonstrated that neuronally released glutamate also induced a mitochondrial acidification in astrocytes. Glutamate induced a pH-mediated and cytoprotective decrease of mitochondrial metabolism that diminished oxygen consumption. Taken together, these studies showed that astrocytes contain mitochondria that are individually regulated and sense the intracellular environment to modulate their own activity. The dynamic regulation of astrocyte mitochondrial energy output operated by glutamate allows increasing oxygen availability and lactate production both being beneficial for neurons.

Obtenció de capes primes d'alúmina mitjançant "Atomic Layer Deposition"

En aquest projecte s'ha estudiat la posada a punt d’un equip comercial ALD per a l’obtenció de capes primes d'alúmina a escala nanomètrica utilitzant vapor d’aigua i TMA com a precursors. Per tal de comprovar a bondat de les receptes experimentals aportades pel fabricant així com comprovar alguns aspectes de la teoria ALD s’han realitzat una sèrie de mostres variant els diferents paràmetres experimentals, principalment la temperatura de deposició, el nombre de cicles, la durada del cicle i el tipus de substrat. Per a la determinació dels gruixos nanomètrics de les capes i per tant dels ritmes de creixement s’ha utilitzat la el·lipsometria, una de les poques tècniques no destructives capaç de mesurar amb gran precisió gruixos de capes o interfases de pocs àngstroms o nanòmetres. En una primera etapa s'han utilitzat els valors experimentals donats pel fabricant del sistema ALD per determinar el ritme de creixement en funció de la temperatura de dipòsit i del numero de cicles, en ambdós casos sobre diversos substrats. S'ha demostrat que el ritme de creixement augmenta lleugerament en augmentar la temperatura de dipòsit, tot i que amb una variació petita, de l'ordre del 12% en variar 70ºC la temperatura de deposició. Així mateix s'ha demostrat la linealitat del gruix amb el número de cicles, tot i que no s’observa una proporcionalitat exacta. En una segona etapa s'han optimitzat els paràmetres experimentals, bàsicament els temps de purga entre pols i pols per tal de reduir considerablement les durades dels experiments realitzats a relativament baixes temperatures. En aquest cas s’ha comprovat que es mantenien els ritmes de creixement amb una diferencia del 3,6%, 4,8% i 5,5% en optimitzar el cicles en 6,65h, 8,31h, o 8,33h, respectivament. A més, per una d'aquestes condicions s’ha demostrat que es mantenia l’alta conformitat de les capes d’alúmina. A més, s'ha realitzat un estudi de l'homogeneïtat del gruix de les capes en tota la zona de dipòsit del reactor ALD. S’ha demostrat que la variació en gruix de les capes dipositades a 120ºC és com a màxim del 6,2% en una superfície de 110 cm2. Confirmant l’excepcional control de gruixos de la tècnica ALD.

Effects of tetrodotoxin and ion replacements on the short-circuit current induced by Escherichiacoli heat stable enterotoxin across small intestine of the gerbil (Gerbillus cheesmani)

The effects of mucosally added Escherichia coli heat stable enterotoxin (STa 30 ng ml-1) on the basal short-circuit current (Isc in µA cm-2) across stripped and unstripped sheets of jejuna and ilea taken from fed, starved (4 days, water ad lib) and undernourished (50% control food intake for 21 days) gerbil (Gerbillus cheesmani) were investigated. The effect of neurotoxin tetrodotoxin (TTX 10 µM) and the effects of replacing chloride by gluconate or the effects of removing bicarbonate from bathing buffers on the maximum increase in Isc induced by STa were also investigated. The maximum increase in Isc which resulted from the addition of STa were significantly higher in jejuna and ilea taken from starved and undernourished gerbils when compared with the fed control both using stripped and unstripped sheets. In the two regions of the small intestine taken from fed and starved animals TTX reduced the maximum increase in Isc induced by STa across unstripped sheets only. Moreover in jejuna and ilea taken from undernourished gerbils TTX reduced significantly the maximum increase in Isc induced by STa across stripped and unstripped sheets. Replacing chloride by gluconate decreased the maximum increase in Isc induced by STa across jejuna and ilea taken from undernourished gerbils only. Removing bicarbonates from bathing buffer decreased the maximum increase in Isc across the jejuna and ilea taken from starved and undernourished gerbils.

Antimalarial drugs disrupt ion homeostasis in malarial parasites

Plasmodium chabaudi malaria parasite organelles are major elements for ion homeostasis and cellular signaling and also target for antimalarial drugs. By using confocal imaging of intraerythrocytic parasites we demonstrated that the dye acridine orange (AO) is accumulated into P. chabaudi subcellular compartments. The AO could be released from the parasite organelles by collapsing the pH gradient with the K+/H+ ionophore nigericin (20 µM), or by inhibiting the H+-pump with bafilomycin (4 µM). Similarly, in isolated parasites loaded with calcium indicator Fluo 3-AM, bafilomycin caused calcium mobilization of the acidic calcium pool that could also be release with nigericin. Interestingly after complete release of the acidic compartments, addition of thapsigargin at 10 µM was still effective in releasing parasite intracellular calcium stores in parasites at trophozoite stage. The addition of antimalarial drugs chloroquine and artemisinin resulted in AO release from acidic compartments and also affected maintenance of calcium in ER store by using different drug concentrations.

Genetic male infertility and mutation of CATSPER ion channels.

A clinically significant proportion of couples experience difficulty in conceiving a child. In about half of these cases male infertility is the cause and often genetic factors are involved. Despite advances in clinical diagnostics ∼50% of male infertility cases remain idiopathic. Based on this, further analysis of infertile males is required to identify new genetic factors involved in male infertility. This review focuses on cation channel of sperm (CATSPER)-related male infertility. It is based on PubMed literature searches using the keywords 'CATSPER', 'male infertility', 'male contraception', 'immunocontraception' and 'pharmacologic contraception' (publication dates from January 1979 to December 2009). Previously, contiguous gene deletions including the CATSPER2 gene implicated the sperm-specific CATSPER channel in syndromic male infertility (SMI). Recently, we identified insertion mutations of the CATSPER1 gene in families with recessively inherited nonsyndromic male infertility (NSMI). The CATSPER channel therefore represents a novel human male fertility factor. In this review we summarize the genetic and clinical data showing the role of CATSPER mutation in human forms of NSMI and SMI. In addition, we discuss clinical management and therapeutic options for these patients. Finally, we describe how the CATSPER channel could be used as a target for development of a male contraceptive.

Fingermark detection based on the in situ growth of luminescent nanoparticles: towards a new generation of multimetal deposition

The in situ deposition of zinc oxide on gold nanoparticles in aqueous solution has been here successfully applied in the field of fingermark detection on various non-porous surfaces. In this article, we present the improvement of the multimetal deposition, an existing technique limited up to now to non-luminescent results, by obtaining luminescent fingermarks with very good contrast and details. This is seen as a major improvement in the field in terms of selectivity and sensitivity of detection, especially on black surfaces.

Decentralized model reference control of flexible cable-stayed beam structures

A decentralized model reference controller is designed to reduce the magnitude of the transversal vibration of a flexible cable-stayed beam structure induced by a seismic excitation. The controller design is made based on the principle of sliding mode such that a priori knowledge