Effect of purinergic blockers on outward current in isolated smooth muscle cells of the sheep bladder

Freshly dispersed cells from sheep urinary bladder were voltage clamped using the whole cell and inside-out patch-clamp technique. Cibacron and Basilen blue increased outward current in a dose-dependent manner with a half-maximal response at 10(-5) M. Suramin, in concentrations to 10(-3) M, had no such effect. The Cibacron blue response was abolished in Ca2+-free physiological salt solution, suggesting that it was acting on a Ca2+-dependent current. Similarly, the Cibacron blue-sensitive current was significantly attenuated by charybdotoxin. Cibacron blue did not modulate inward current nor were its effects modified by caffeine or heparin, suggesting that its effect on outward current was not secondary to an increase in intracellular Ca2+. Application of 10(-4) M Cibacron blue to the inside membrane of excised patches caused a rapid increase in open probability of a large-conductance (300 pS) K+ channel. These results suggest that Cibacron blue is a potent activator of a Ca2+-dependent outward current in bladder smooth muscle cells in addition to its action as a purinergic blocker.

Evidence for two endothelin Et(A) receptor subtypes in rabbit arteriolar smooth muscle.

1. Effects of endothelin-1 (Et-1) were studied on membrane currents in choroidal arteriolar smooth muscle by using perforated patch-clamp recordings. 2. Et-1 (10 nM) activated oscillatory Ca(2+)-activated Cl(-)-currents (I(Cl(Ca))) which could not be reversed by washing out. 3. Currents through L-type Ca(2+) channels were resolved in a divalent free medium (I(Ca(L)Na)). Et-1 reduced I(Ca(L)Na) by 75 +/- 7% within 30 s and this effect faded over 5 min, when the depression remained constant. On washing out Et-1, I(Ca(L)Na) almost completely recovered within 10 s. 4. BQ123 (1 microM), a peptide Et(A) receptor blocker, prevented the activation of I(Cl(Ca)), but failed to inhibit I(Cl(Ca)) transients once they had been initiated. In contrast, BQ123 not only prevented but also reversed the inhibition of I(Ca(L)Na) by Et-1. BQ788 (1 microM), an Et(B) receptor antagonist, did not prevent the activation of I(Cl(Ca)) or the inhibition of I(Ca(L)Na) by Et-1. 5. ABT-627 (10 nM), a non-peptide Et(A) receptor antagonist also blocked the activation of I(Cl(Ca)). However, on I(Ca(L)Na), ABT-627 (10 nM) mimicked the action of Et-1 an effect blocked by BQ123 suggesting that ABT-627 acted as an agonist. 6. The data are consistent with choroidal arteriolar smooth muscle cells having two types of Et(A) receptor, one where BQ123 is an antagonist and ABT-627 an agonist, where ligands dissociate freely and this receptor is coupled to inhibition of L-type Ca(2+) channels. In the other, BQ123 and ABT-627 are both antagonists and with Et-1 the receptor converts to a high affinity state producing the classical irreversible activation I(Cl(Ca)).

Contribution of reverse Na+/Ca2+ exchange to spontaneous activity in interstitial cells of cajal in the rabbit urethra

Interstitial cells of Cajal (ICC) isolated from the rabbit urethra exhibit regular Ca2+ oscillations that are associated with spontaneous transient inward currents (STICs) recorded under voltage clamp. Their frequency is known to be very sensitive to external Ca2+ concentration but the mechanism of this has yet to be elucidated. In the present study experiments were performed to assess the role of Na+-Ca2+ exchange (NCX) in this process. Membrane currents were recorded using the patch clamp technique and measurements of intracellular Ca2+ were made using fast confocal microscopy. When reverse mode NCX was enhanced by decreasing the external Na+ concentration [Na+]o from 130 to 13 mM, the frequency of global Ca2+ oscillations and STICs increased. Conversely, inhibition of reverse mode NCX by KB-R7943 and SEA0400 decreased the frequency of Ca2+ oscillations and STICs. Application of caffeine (10 mM) and noradrenaline (10 microM) induced transient Ca2+-activated chloride currents (I(ClCa)) at -60 mV due to release of Ca2+ from ryanodine- and inositol trisphosphate (IP3)-sensitive Ca2+ stores, respectively, but these responses were not blocked by KB-R7943 or SEA0400 suggesting that neither drug blocked Ca2+-activated chloride channels or Ca2+ release from stores. Intact strips of rabbit urethra smooth muscle develop spontaneous myogenic tone. This tone was relaxed by application of SEA0400 in a concentration-dependent fashion. Finally, single cell RT-PCR experiments revealed that isolated ICC from the rabbit urethra only express the type 3 isoform of the Na+-Ca2+ exchanger (NCX3). These results suggest that frequency of spontaneous activity in urethral ICC can be modulated by Ca2+ entry via reverse NCX.

TNF-α Sensitizes Mechanoreceptors in Human Odontoblasts

Background: Mechanotransduction in the dental pulp is mediated by mechano-sensitive trigeminal afferents but accumulating evidence suggests odontoblasts also contribute to mechano-sensory functions of the pulp as evidenced by expression of TRP channels, calcium-activated potassium channels and TREK-1 potassium channels. Activation of these mechano-sensitive channels is considered critical for the mechanotransduction of fluid movement within dentinal tubules into electrical signals transmitted by the pulpal afferents to elicit tooth sensitivity and pain. Since tooth pain and sensitivity are potentiated by inflammation we hypothesise that the inflammatory cytokine TNF-α sensitizes odontoblast responses to mechanical stimuli. Objective: To investigate the effect of TNF-α on the response of odontblast-like cells to mechanical stimuli. Method: Odontoblast-like cells were derived from dental pulp cells of immature third molars as previously described (El-karim et al 20112011 Pain, 152, 2211-2223). Odontoblast response to mechanical stimuli (application of hypotonic solution) was determined using ratiometric calcium imaging. Cells were treated with TNF-α for either 24hrs or short application for 10 mins prior to calcium imaging. Result: Odontoblast-like cells responded to hypotonic solution (230 mOSM) by increase in cytoplasmic Ca2+ concentration [Ca+2]i that was reduced to near base line in the presence of the TRPV4 antagonist RN-1734. Incubation of odontoblast -like cells with TNFα for 24 hrs resulted in a significant increase in cytoplasmic Ca2+ concentration in response to hypotonic stimuli compared to untreated cells. Similar results were obtained when cells were treated with TNF-α for 10 mins prior to imaging. Conclusion: Both short and long term treatment of odontoblasts-like cells with TNF-α resulted in enhanced responses to mechanical stimuli mediated via TRPV4 channel suggesting a role for this channel in inflammatory dental pain.

Sustaining sleep spindles through enhanced SK2-channel activity consolidates sleep and elevates arousal threshold.

Sleep spindles are synchronized 11-15 Hz electroencephalographic (EEG) oscillations predominant during nonrapid-eye-movement sleep (NREMS). Rhythmic bursting in the reticular thalamic nucleus (nRt), arising from interplay between Ca(v)3.3-type Ca(2+) channels and Ca(2+)-dependent small-conductance-type 2 (SK2) K(+) channels, underlies spindle generation. Correlative evidence indicates that spindles contribute to memory consolidation and protection against environmental noise in human NREMS. Here, we describe a molecular mechanism through which spindle power is selectively extended and we probed the actions of intensified spindling in the naturally sleeping mouse. Using electrophysiological recordings in acute brain slices from SK2 channel-overexpressing (SK2-OE) mice, we found that nRt bursting was potentiated and thalamic circuit oscillations were prolonged. Moreover, nRt cells showed greater resilience to transit from burst to tonic discharge in response to gradual depolarization, mimicking transitions out of NREMS. Compared with wild-type littermates, chronic EEG recordings of SK2-OE mice contained less fragmented NREMS, while the NREMS EEG power spectrum was conserved. Furthermore, EEG spindle activity was prolonged at NREMS exit. Finally, when exposed to white noise, SK2-OE mice needed stronger stimuli to arouse. Increased nRt bursting thus strengthens spindles and improves sleep quality through mechanisms independent of EEG slow waves (<4 Hz), suggesting SK2 signaling as a new potential therapeutic target for sleep disorders and for neuropsychiatric diseases accompanied by weakened sleep spindles.

Étude moléculaire des mécanismes d’action de potentiateurs du canal CFTR sur le canal KCa3.1

Les cellules épithéliales des voies aériennes respiratoires sécrètent du Cl- via le canal CFTR. La fibrose kystique est une maladie génétique fatale causée par des mutations de ce canal. La mutation la plus fréquente en Amérique du Nord, ∆F508, met en péril la maturation de la protéine et affecte les mécanismes d’activation du canal. Au cours des dernières années, plusieurs molécules ont été identifiées par criblage à haut débit qui peuvent rétablir l’activation de protéines CFTR mutées. Ces molécules sont nommées potentiateurs. Les canaux K+ basolatéraux, dont KCa3.1, jouent un rôle bien documenté dans l’établissement d’une force électromotrice favorable à la sécrétion de Cl- par CFTR dans les cellules épithéliales des voies aériennes respiratoires. Il a par exemple été démontré que l’application de 1-EBIO, un activateur de KCa3.1, sur des monocouches T84 résulte en une augmentation soutenue de la sécrétion de Cl- et que cette augmentation était réversible suite à l’application de CTX, un inhibiteur de KCa3.1(Devor et al., 1996). Dans le cadre d’une recherche de potentiateurs efficaces en conditions physiologiques et dans un contexte global de transport trans-cellulaire, il devient essentiel de considérer les effets des potentiateurs de CFTR sur KCa3.1. Une caractérisation électrophysiologique par la méthode du patch clamp et structurelle via l’utilisation de canaux modifiés par mutagenèse dirigée de différents potentiateurs de CFTR sur KCa3.1 fut donc entreprise afin de déterminer l’action de ces molécules sur l’activité de KCa3.1 et d’en établir les mécanismes. Nous présentons ici des résultats portant sur les effets sur KCa3.1 de quelques potentiateurs de CFTR possédant différentes structures. Un criblage des effets de ces molécules sur KCa3.1 a révélé que la genisteine, le SF-03, la curcumine et le VRT-532 ont des effets inhibiteurs sur KCa3.1. Nos résultats suggèrent que le SF-03 pourrait agir sur une protéine accessoire et avoir un effet indirect sur KCa3.1. La curcumine aurait aussi une action inhibitrice indirecte, probablement via la membrane cellulaire. Nos recherches sur les effets du VRT-532 ont montré que l’accessibilité au site d’action de cette v molécule est indépendante de l’état d’ouverture de KCa3.1. L’absence d’effets inhibiteurs de VRT-532 sur le mutant constitutivement actif V282G indique que cette molécule pourrait agir via l’interaction CaM-KCa3.1 et nécessiter la présence de Ca2+ pour agir. Par ailleurs, un autre potentiateur de CFTR, le CBIQ, a des effets potentiateurs sur KCa3.1. Nos résultats en canal unitaire indiquent qu’il déstabilise un état fermé du canal. Nos travaux montrent aussi que CBIQ augmente la probabilité d’ouverture de KCa3.1 en conditions sursaturantes de Ca2+, ainsi que son affinité apparente pour le Ca2+. Des expériences où CBIQ est appliqué en présence ou en absence de Ca2+ ont indiqué que l’accessibilité à son site d’action est indépendante de l’état d’ouverture de KCa3.1, mais que la présence de Ca2+ est nécessaire à son action. Ces résultats sont compatibles avec une action de CBIQ déstabilisant un état fermé du canal. Finalement, des expériences en Ba2+ nous ont permis d’investiguer la région du filtre de sélectivité de KCa3.1 lors de l’action de CBIQ et nos résultats pointent vers une action de CBIQ dans cette région. Sur la base de nos résultats nous concluons que CBIQ, un potentiateur de CFTR, aurait un effet activateur sur KCa3.1 via la déstabilisation d’un état fermé du canal à travers une action sur sa ‘gate’ au niveau du filtre de sélectivité. De plus, les potentiateurs de CFTR ayant montré des effets inhibiteurs sur KCa3.1 pourraient agir via la membrane ou via une protéine accessoire du canal ou sur l’interaction CaM-KCa3.1. Dans l’optique de traitements potentiels de la fibrose kystique, nos résultats indiquent que le CBIQ pourrait être un potentiateur efficace pusiqu’il est capable de trimuler à la fois KCa3.1 et CFTR. Par contre, dans les cas du VRT-532 et du SF-03, une inhibition de KCa3.1 pourraient en faire des potentiateurs moins efficaces.

Études du remodelage vasculaire utérin durant la grossesse : caractérisation du rôle de l’œstrogène et de son action vasorelaxante

La grossesse est un état physiologique particulier où de nombreux changements fonctionnels et structuraux surviennent. Chez la rate, pour répondre aux besoins grandissants du fœtus, l’artère utérine se développe pour atteindre le double de son diamètre original avant parturition. Par conséquent, le débit sanguin utérin augmente d’environ vingt fois. Pour ce faire, les vaisseaux utérins sont l’objet d’un remodelage caractérisé par une hypertrophie et une hyperplasie des différentes composantes de la paroi. De plus, ce remodelage est complètement réversible après la parturition, par opposition au remodelage vasculaire « pathologique » qui affecte les artères systémiques, dans l’hypertension chronique, par exemple. La grossesse s’accompagne aussi de modifications hormonales importantes, comme les œstrogènes dont la concentration s’accroît progressivement au cours de cette période. Elle atteindra une concentration trois cents fois plus élevée avant terme que chez une femme non gravide. Cette hormone possède de multiples fonctions, ainsi qu’un mode d’action à la fois génomique et non génomique. Considérant l’ensemble de ces éléments, nous avons formulé l’hypothèse que l’œstradiol serait responsable de modifier la circulation utérine durant la grossesse, par son action vasorelaxante, mais aussi en influençant le remodelage de la vasculature utérine. Nous avons montré que le 17β-Estradiol (17β-E2) produit une relaxation due à un effet non génomique des artères utérines en agissant directement sur le muscle lisse par un mécanisme indépendant du monoxyde d’azote et des récepteurs classiques aux œstrogènes (ERα, ERβ). De plus, la relaxation induite par le 17β-E2 dans l’artère utérine durant la gestation est réduite par rapport à celle des artères des rates non gestantes. Ceci serait attribuable à une diminution de monoxyde d’azote provenant de la synthase de NO neuronale dans les muscles lisses des artères utérines. Nos résultats démontrent que le récepteur à l’œstrogène couplé aux protéines G (GPER), la protéine kinase A (PKA) et la protéine kinase G (PKG) ne sont pas impliqués dans la signalisation intracellulaire associée à l’effet vasorelaxant induit par le 17β-E2. Cependant, nous avons montré une implication probable des canaux potassiques sensibles au voltage, ainsi qu’un rôle possible des canaux potassiques de grande conductance activés par le potentiel et le calcium (BKCa). En effet, le penitrem A, un antagoniste présumé des canaux potassiques à grande conductance, réduit la réponse vasoralaxante du 17β-E2. Toutefois, une autre action du penitrem A n’est pas exclue, car l’ibériotoxine, reconnue pour inhiber les mêmes canaux, n’a pas d’effet sur cette relaxation. Quoi qu’il en soit, d’autres études sont nécessaires pour obtenir une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la relaxation non génomique sur le muscle lisse des artères utérines. Quant à l’implication de l’œstrogène sur le remodelage des artères utérines durant la gestation, nous avons tenté d’inhiber la synthèse d’œstrogènes durant la gestation en utilisant un inhibiteur de l’aromatase. Plusieurs paramètres ont été évalués (paramètres sanguins, réactivité vasculaire, pression artérielle) sans changements significatifs entre le groupe contrôle et celui traité avec l’inhibiteur. Le même constat a été fait pour le dosage plasmatique de l’œstradiol, ce qui suggère l’inefficacité du blocage de l’aromatase dans ces expériences. Ainsi, notre protocole expérimental n’a pas réussi à inhiber la synthèse d’œstrogène durant la grossesse chez le rat et, ce faisant, nous n’avons pas pu vérifier notre hypothèse. En conclusion, nous avons démontré que le 17β-E2 agit de façon non génomique sur les muscles lisses des artères utérines qui implique une action sur les canaux potassiques de la membrane cellulaire. Toutefois, notre protocole expérimental n’a pas été en mesure d’évaluer les effets génomiques associés au remodelage vasculaire utérin durant la gestation et d’autres études devront être effectuées.

Le remodelage cardiaque lors de la gestation chez la rate : implication du récepteur aux minéralocorticoïdes et altérations par un supplément sodique

La grossesse induit de profonds changements hémodynamiques et métaboliques de l’organisme maternel qui ont des conséquences sur le cœur. L’adaptation du cœur à cette condition physiologique nécessite un remodelage de sa structure et par conséquent des ajustements de sa fonction. Les mécanismes responsables de ces adaptations sont en grande partie inconnus. Cependant, ces connaissances sont essentielles pour la compréhension des complications cardiovasculaires, telle que l’hypertension gestationnelle (HG), qui constituent un risque pour la santé de la mère et du fœtus. Afin de caractériser les adaptations du cœur lors de la grossesse, l’originalité de notre approche expérimentale consistait à étudier le remodelage à l’échelle des cardiomyocytes du ventricule gauche. Ainsi, notre premier objectif était de déterminer les modifications structurales et fonctionnelles des cardiomyocytes chez la rate en vue d’identifier les altérations lors de l’HG. Chez les rates gestantes, le remodelage structural des cardiomyocytes se caractérise par une hypertrophie cellulaire avec une augmentation proportionnelle des dimensions. L’HG a été induite par un supplément sodique (0.9% NaCl) dans la diète. L’inadaptation structurale lors de l’HG se traduit par une diminution du volume cellulaire. L’étude des modifications fonctionnelles a révélé que lors de la gestation le fonctionnement contractile des cellules est dépendant de l’adaptation du métabolisme maternel. En effet, les substrats énergétiques, lactate et pyruvate, induisent une augmentation de la contractilité des cardiomyocytes. Cet effet est plus faible dans les cellules des rates hypertendues, ce qui suggère des anomalies du couplage excitation-contraction, dans lequel les courants calciques de type L (ICa-L) jouent un rôle important. Paradoxalement, le lactate et le pyruvate ont induit une augmentation de la densité des courants ICa-L seulement chez les rates hypertendues. Le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) est connu pour son implication dans le remodelage structuro-fonctionnel du cœur dans les conditions pathologiques mais pas dans celui induit par la grossesse. Notre deuxième objectif était donc de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la morphologie et de la contractilité des cardiomyocytes. Des rates gestantes ont été traitées avec le canrénoate de potassium (20 mg/kg/jr), un antagoniste des RM. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche l’hypertrophie cellulaire. De plus, l’inhibition des RM bloque l’effet du lactate et du pyruvate sur la contractilité. Chez la femme, la grossesse est associée à des changements des propriétés électriques du cœur. Sur l’électrocardiogramme, l’intervalle QTc est plus long, témoignant de la prolongation de la repolarisation. Les mécanismes régulant cette adaptation restent encore inconnus. Ainsi, notre troisième objectif était de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la repolarisation. Chez la rate gestante, l’intervalle QTc est prolongé ce qui est corroboré par la diminution des courants potassiques Ito et IK1. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche la prolongation de l’intervalle QTc et la diminution des courants Ito. Les travaux exposés dans cette thèse apportent une vision plus précise du remodelage cardiaque induit par la grossesse, qui est permise par l’étude à l’échelle cellulaire. Nos résultats montrent que lors de la gestation et de l’HG les cardiomyocytes subissent des remodelages morphologiques contrastés. Notre étude a aussi révélé que lors de la gestation, la fonction contractile est tributaire des adaptations métaboliques et que cette relation est altérée lors de l’HG. Nos travaux montrent que la régulation de ces adaptations gestationnelles fait intervenir le RM au niveau de la morphologie, de la relation métabolisme/fonctionnement contractile et de la repolarisation. En faisant avancer les connaissances sur l’hypertrophie de la grossesse, ces travaux vont permettre d’améliorer la compréhension des complications cardiovasculaires gestationnelles.

Calmodulin/KCa3.1 channel interactions as determinant to the KCa3.1 Ca2+ dependent gating : theoretical and experimental analyses

Differentes études ont montré que la sensibilité au Ca2+ du canal KCa3.1, un canal potassique indépendant du voltage, était conférée par la protéine calmoduline (CaM) liée de façon constitutive au canal. Cette liaison impliquerait la région C-lobe de la CaM et un domaine de $\ikca$ directement relié au segment transmembranaire S6 du canal. La CaM pourrait égalment se lier au canal de façon Ca2+ dépendante via une interaction entre un domaine de KCa3.1 du C-terminal (CaMBD2) et la région N-lobe de la CaM. Une étude fut entreprise afin de déterminer la nature des résidus responsables de la liaison entre le domaine CaMBD2 de KCa3.1 et la région N-lobe de la CaM et leur rôle dans le processus d'ouverture du canal par le Ca2+. Une structure 3D du complexe KCa3.1/CaM a d'abord été générée par modélisation par homologie avec le logiciel MODELLER en utilisant comme référence la structure cristalline du complexe SK2.2/CaM (PDB: 1G4Y). Le modèle ainsi obtenu de KCa3.1 plus CaM prévoit que le segment L361-S372 dans KCa3.1 devrait être responsable de la liaison dépendante du Ca2+ du canal avec la région N-lobe de la CaM via les résidus L361 et Q364 de KCa3.1 et E45, E47 et D50 de la CaM. Pour tester ce modèle, les résidus dans le segment L361-S372 ont été mutés en Cys et l'action du MTSET+ (chargé positivement) et MTSACE (neutre) a été mesurée sur l'activité du canal. Des enregistrements en patch clamp en configuration ``inside-out`` ont montré que la liaison du réactif chargé MTSET+ au le mutant Q364C entraîne une forte augmentation du courant, un effet non observé avec le MTSACE. De plus les mutations E45A et E47A dans la CaM, ont empêché l'augmentation du courant initié par MTSET+ sur le mutant Q364C. Une analyse en canal unitaire a confirmé que la liaison MTSET+ à Q364C cause une augmentation de la probabilité d'ouverture de KCa3.1 par une déstabilisation de l'état fermé du canal. Nous concluons que nos résultats sont compatibles avec la formation de liaisons ioniques entre les complexes chargés positivement Cys-MTSET+ à la position 364 de KCa3.1 et les résidus chargés négativement E45 et E47 dans la CaM. Ces données confirment qu'une stabilisation électrostatique des interactions CaM/KCa3.1 peut conduire à une augmentation de la probabilité d'ouverture du canal en conditions de concentrations saturantes de Ca2+.

Physiological analysis of central and peripheral insect circadian pacemaker neurons

Alle bisher untersuchten Lebewesen besitzen (circadiane) innere Uhren, die eine endogene Perioden-länge von ungefähr 24 Stunden generieren. Eine innere Uhr kann über Zeitgeber mit der Umwelt synchronisiert werden und ermöglicht dem Organismus, rhythmische Umweltveränderungen vorweg zu nehmen. Neben einem zentralen Schrittmacher, der Physiologie und Verhalten des Organismus steuert, gibt es in unterschiedlichen Organen auch periphere Uhren, die die zeitlichen Abläufe in der spezifischen Funktion dieser Organe steuern. In dieser Arbeit sollten zentrale und periphere Schrittmacherneurone von Insekten physiologisch untersucht und verglichen werden. Die Neurone der akzessorischen Medulla (AME) von Rhyparobia maderae dienten als Modellsystem für zentrale Schrittmacher, während olfaktorische Rezeptorneurone (ORNs) von Manduca sexta als Modellsystem für periphere Schrittmacher dienten. Die zentralen Schrittmacherneurone wurden in extrazellulären Ableitungen an der isolierten AME (Netzwerkebene) und in Patch-Clamp Experimenten an primären AME Zellkulturen (Einzelzellebene) untersucht. Auf Netzwerkebene zeigten sich zwei charakteristische Aktivitätsmuster: regelmäßige Aktivität und Wechsel zwischen hoher und niedriger Aktivität (Oszillationen). Es wurde gezeigt, dass Glutamat ein Neurotransmitter der weitverbreiteten inhibitorischen Synapsen der AME ist, und dass in geringem Maße auch exzitatorische Synapsen vorkommen. Das Neuropeptid pigment-dispersing factor (PDF), das von nur wenigen AME Neuronen exprimiert wird und ein wichtiger Kopplungsfaktor im circadianen System ist, führte zu Hemmungen, Aktivierungen oder Oszillationen. Die Effekte waren transient oder langanhaltend und wurden wahrscheinlich durch den sekundären Botenstoff cAMP vermittelt. Ein Zielmolekül von cAMP war vermutlich exchange protein directly activated by cAMP (EPAC). Auf Einzelzellebene wurde gezeigt, dass die meisten AME Neurone depolarisiert waren und deshalb nicht feuerten. Die Analyse von Strom-Spannungs-Kennlinien und pharmakologische Experimente ergaben, dass unterschiedliche Ionenkanäle vorhanden waren (Ca2+, Cl-, K+, Na+ Kanäle sowie nicht-spezifische Kationenkanäle). Starke, bei hohen Spannungen aktivierende Ca2+ Ströme (ICa) könnten eine wichtige Rolle bei Ca2+-abhängiger Neurotransmitter-Ausschüttung, Oszillationen, und Aktionspotentialen spielen. PDF hemmte unterschiedliche Ströme (ICa, IK und INa) und aktivierte nicht-spezifische Kationenströme (Ih). Es wurde angenommen, dass simultane PDF-abhängige Hyper- und Depolarisationen rhythmische Membranpotential-Oszillationen verursachen. Dieser Mechanismus könnte eine Rolle bei PDF-abhängigen Synchronisationen spielen. Die Analyse peripherer Schrittmacherneurone konzentrierte sich auf die Charakterisierung des olfaktorischen Corezeptors von M. sexta (MsexORCO). In anderen Insekten ist ORCO für die Membran-Insertion von olfaktorischen Rezeptoren (ORs) erforderlich. ORCO bildet Komplexe mit den ORs, die in heterologen Expressionssystemen als Ionenkanäle fungieren und Duft-Antworten vermitteln. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass MsexORCO in pheromonsensitiven ORNs in vivo nicht als Teil eines ionotropen Rezeptors sondern als Schrittmacherkanal fungiert, der unterschwellige Membranpotential-Oszillationen generiert. MsexORCO wurde mit vermeintlichen Pheromonrezeptoren in human embryonic kidney (HEK 293) Zellen coexprimiert. Immuncytochemie und Ca2+ Imaging Experimente zeigten sehr schwache Expressionsraten. Trotzdem war es möglich zu zeigen, dass MsexORCO wahrscheinlich ein spontan-aktiver, Ca2+-permeabler Ionenkanal ist, der durch den ORCO-Agonisten VUAA1 und cyclische Nucleotide aktiviert wird. Außerdem wiesen die Experimente darauf hin, dass MsexOR-1 offensichtlich der Bombykal-Rezeptor ist. Eine weitere Charakterisierung von MsexORCO in primären M. sexta ORN Zellkulturen konnte nicht vollendet werden, weil die ORNs nicht signifikant auf ORCO-Agonisten oder -Antagonisten reagierten.

The effects of paeonol on the electrophysiological properties of cardiac ventricular myocytes

Previous studies have shown that "Mudanpi", a Chinese herbal medicine, has a significant cardioprotective effect against myocardial ischaemia. Based on these findings we hypothesised that paeonol, the main component of Mudanpi, might have an effect on the cellular electrophysiology of cardiac ventricular myocytes. The effects of paeonol on the action potential and ion channels of cardiac ventricular myocytes were studied using the standard whole-cell configuration of the patch-clamp technique. Ventricular myocytes were isolated from the hearts of adult guinea-pig by enzymic dispersion. The myocytes were continuously perfused with various experimental solutions at room temperature and paeonol applied in the perfusate. Action potentials and membrane currents were recorded using both current and voltage clamp modes of the patch-clamp technique. Paeonol, at concentrations 160 mu M and 640 mu M, decreased the action potential upstroke phase, an action associated with the blockade of the voltage-gated, fast sodium channel. The effects of paeonol on both action potential and Na+ current were concentration dependent. Paeonol had a high affinity for inactivated sodium channels. Paeonol also shortened the action potential duration, in a manner not associated with the blockade of the calcium current, or the enhancement of potassium currents. These findings suggest that paeonol, and therefore Mudanpi, may possess antiarrhythmic activity, which may confer its cardioprotective effects. (c) 2006 Elsevier B.V All rights reserved.

Regulation of KCa2.3 andendothelium-dependent hyperpolarization (EDH) in the rat middle cerebral artery: the role of lipoxygenase metabolites and isoprostanes

Background and Purpose. In rat middle cerebral arteries, endothelium-dependent hyperpolarization (EDH) is mediated by activation of calcium-activated potassium(KCa) channels specifically KCa2.3 and KCa3.1. Lipoxygenase (LOX) products function as endothelium-derived hyperpolarizing factors (EDHFs) in rabbit arteries by stimulating KCa2.3. We investigated if LOX products contribute to EDH in rat cerebral arteries. Methods. Arachidonic acid (AA) metabolites produced in middle cerebral arteries were measured using HPLC and LC/MS. Vascular tension and membrane potential responses to SLIGRL were simultaneously recorded using wire myography and intracellular microelectrodes. Results. SLIGRL, an agonist at PAR2 receptors, caused EDH that was inhibited by a combination of KCa2.3 and KCa3.1 blockade. Non-selective LOX-inhibition reduced EDH, whereas inhibition of 12-LOX had no effect. Soluble epoxide hydrolase (sEH) inhibition enhanced the KCa2.3 component of EDH. Following NO synthase (NOS) inhibition, the KCa2.3 component of EDH was absent. Using HPLC, middle cerebral arteries metabolized 14C-AA to 15- and 12-LOX products under control conditions. With NOS inhibition, there was little change in LOX metabolites, but increased F-type isoprostanes. 8-iso-PGF2α inhibited the KCa2.3 component of EDH. Conclusions. LOX metabolites mediate EDH in rat middle cerebral arteries. Inhibition of sEH increases the KCa2.3 component of EDH. Following NOS inhibition,loss of KCa2.3 function is independent of changes in LOX production or sEH inhibition but due to increased isoprostane production and subsequent stimulation of TP receptors. These findings have important implications in diseases associated with loss of NO signaling such as stroke; where inhibition of sEH and/or isoprostane formation may of benefit.

Eag 1, Eag 2 and Kcnn3 gene brain expression of isolated reared rats

The Eag1 and Eag2, voltage-dependent potassium channels, and the small-conductance calcium-activated potassium channel (Kcnn3) are highly expressed in limbic regions of the brain, where their function is still unknown. Eag1 co-localizes with tyrosine hydroxilase enzyme in the substantia nigra and ventral tegmental area. Kcnn3 deficiency leads to enhanced serotonergic and dopaminergic neurotransmission accompanied by distinct alterations in emotional behaviors. As exposure to stress is able to change the expression and function of several ion channels, suggesting that they might be involved in the consequences of stress, we aimed at investigating Eag 1, Eag2 and Kcnn3 mRNA expression in the brains of rats submitted to isolation rearing. As the long-lasting alterations in emotional and behavioral regulation after stress have been related to changes in serotonergic neurotransmission, expressions of serotonin Htr1a and Htr2a receptors in male Wistar rats` brain were also investigated. Rats were reared in isolation or in groups of five for nine weeks after weaning. Isolated and socially reared rats were tested for exploratory activity in the open field test for 5 min and brains were processed for reverse-transcription coupled to quantitative polymerase chain reaction (qRT-PCR). Isolated reared rats showed decreased exploratory activity in the open field. Compared to socially reared rats, isolated rats showed reduced Htr2a mRNA expression in the striatum and brainstem and reduced Eag2 mRNA expression in all examined regions except cerebellum. To our knowledge, this is the first work to show that isolation rearing can change Eag2 gene expression in the brain. The involvement of this channel in stress-related behaviors is discussed.

Crown ethers : applications in inorganic synthesis

The ability of macroheterocyclic compounds to complex with ionic species has led to the synthesis and investigation of many multidentate macroheterocyclic species. The most stable complexes are formed between macrocyclic polyetheral ligands (crown ethers) with alkali or alkaline earth metal iona. There is an excellent correlation of the stability of these complexes with the size of the cation and the site of the cavity in the macrocyclic ligand. Additional factors, such as the basicity of the ligand and the solvating ability of the solvent, also play important roles in the stabilization of the complex. The stability of such complexes has been advantageously used to increase anionic reactivity and has been successfully applied to several organic fluorinations, oxidations, and similar reactions. The use of macrocyclic ligands in inorganic syntheses of otherwise difficult to obtain fluoro compounds has not been reported. O-carborane and m-carborane, C2BlOHl2, are icosahedral cage systems derived from Bl2H122- by replacement of BH with the isoelectronic CH group. These stable molecules exhibit electron-deficient bonding which can best be explained by delocalization of electrons. This delocalization gives rise to stability similar to that found in aromatic hydrocarbons. Crown ether activated potassium fluoride has been successfully employed in the conversion of alkyl, acyl and aryl halides to their respective fluorides. Analogously halide substituted carboranes were prepared, but their fluoro-derivatives were not obtained. The application of crown ethers in the synthesis of transition metal complexes is relatively unexplored. The usual synthesis of fluoro-derivative transition metal complexes involves highly reactive and toxic fluorinating agents such as antimony trifluoride, antimony penta fluoride. bromine trifluoride and hydrogen fluoride, An attempted preparation of the hexafluoroosmate (IV) ion via a crown activated, or naked fluoride~was unsuccessful. Potassium hexafluoroosmate (IV), K208F6. was eventually prepared using bromine trifluoride as a fluorinating and oxidizing agent .

Impaired beta-adrenoceptor-induced relaxation in small mesenteric arteries from DOCA-salt hypertensive rats is due to reduced K-Ca channel activity

beta-Adrenoceptor (beta-AR)-mediated relaxation plays an important role in the regulation of vascular tone. beta-AR-mediated vascular relaxation is reduced in various disease states and aging. We hypothesized that beta-AR-mediated vasodilatation is impaired in DOCA-salt hypertension due to alterations in the cAMP pathway. beta-AR-mediated relaxation was determined in small mesenteric arteries from DOCA-salt hypertensive and control uninephrectomized (Uni) rats. To exclude nitric oxide (NO) and cyclooxygenase (COX) pathways, relaxation responses were determined in the presence of L-NNA and indomethacin, NO synthase inhibitor and COX inhibitors, respectively. Isoprenaline (ISO)-induced relaxation was reduced in arteries from DOCA-salt compared to Uni rats. Protein kinase A (PKA) inhibitors (H89 or Rp-cAMPS) or adenylyl cyclase inhibitor (SQ22536) did not abolish the difference in ISO-induced relaxation between the groups. Forskolin (adenylyl cyclase activator)-induced relaxation was similar between the groups. The inhibition of IKCa/SKCa channels (TRAM-34 plus UCL1684) or BKCa channels (iberiotoxin) reduced ISO-induced relaxation only in Uni rats and abolished the relaxation differences between the groups. The expression of SKCa channel was decreased in DOCA-salt arteries. The expression of BKCa channel a subunit was increased whereas the expression of BKCa channel p subunit was decreased in DOCA-salt arteries. The expression of receptor for activated C kinase 1 (RACK1), which is a binding protein for BKG, channel and negatively modulates its activity, was increased in DOCA-salt arteries. These results suggest that the impairment of beta-AR-mediated relaxation in DOCA-salt mesenteric arteries may be attributable to altered IKCa/SKCa and/or BKCa channels activities rather than cAMP/PKA pathway. Impaired beta-AR-stimulated BKCa channel activity may be due to the imbalance between its subunit expressions and RACK1 upregulation. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.