Constitutive and regulated membrane expression of aquaporin 1 and aquaporin 2 water channels in stably transfected LLC-PK1 epithelial cells.

The aquaporins (AQPs) are a family of homologous water-channel proteins that can be inserted into epithelial cell plasma membranes either constitutively (AQP1) or by regulated exocytosis following vasopressin stimulation (AQP2). LLC-PK1 porcine renal epithelial cells were stably transfected with cDNA encoding AQP2 (tagged with a C-terminal c-Myc epitope) or rat kidney AQP1 cDNA in an expression vector containing a cytomegalovirus promoter. Immunofluorescence staining revealed that AQP1 was mainly localized to the plasma membrane, whereas AQP2 was predominantly located on intracellular vesicles. After treatment with vasopressin or forskolin for 10 min, AQP2 was relocated to the plasma membrane, indicating that this relocation was induced by cAMP. The location of AQP1 did not change. The basal water permeability of AQP1-transfected cells was 2-fold greater than that of nontransfected cells, whereas the permeability of AQP2-transfected cells increased significantly only after vasopressin treatment. Endocytotic uptake of fluorescein isothiocyanate-coupled dextran was stimulated 6-fold by vasopressin in AQP2-transfected cells but was only slightly increased in wild-type or AQP1-transfected cells. This vasopressin-induced endocytosis was inhibited in low-K+ medium, which selectively affects clathrin-mediated endocytosis. These water channel-transfected cells represent an in vitro system that will allow the detailed dissection of mechanisms involved in the processing, targeting, and trafficking of proteins via constitutive versus regulated intracellular transport pathways.

Agouti regulation of intracellular calcium: role in the insulin resistance of viable yellow mice.

Several dominant mutations at the agouti locus in the mouse cause a syndrome of marked obesity, hyperinsulinemia, and insulin resistance. Although it is known that the agouti gene is expressed in an ectopic manner in these mutants, the precise mechanism by which the agouti gene product mediates these effects is unclear. Since intracellular Ca2+ is believed to play a role in mediating insulin action and dysregulation of Ca2+ flux is observed in diabetic animals and humans, we examined the status of intracellular Ca2+ in mice carrying the dominant agouti allele, viable yellow (Avy). We show here that in mice carrying this mutation, the intracellular free calcium concentration ([Ca2+]i) is elevated in skeletal muscle, and the degree of elevation is closely correlated with the degree to which the mutant traits are expressed in individual animals. Moreover, we demonstrate that the agouti gene product is capable of inducing increased [Ca2+]i in cultured and freshly isolated skeletal muscle myocytes from wild-type mice. Based on these findings, we present a model in which we propose that the agouti polypeptide promotes insulin resistance in mutant animals through its ability to increase [Ca2+]i.

Mutant mice lacking the gamma isoform of protein kinase C show decreased behavioral actions of ethanol and altered function of gamma-aminobutyrate type A receptors.

Calcium/phospholipid-dependent protein kinase (protein kinase C, PKC) has been suggested to play a role in the sensitivity of gamma-aminobutyrate type A (GABAA) receptors to ethanol. We tested a line of null mutant mice that lacks the gamma isoform of PKC (PKC gamma) to determine the role of this brain-specific isoenzyme in ethanol sensitivity. We found that the mutation reduced the amount of PKC gamma immunoreactivity in cerebellum to undetectable levels without altering the levels of the alpha, beta I, or beta II isoforms of PKC. The mutant mice display reduced sensitivity to the effects of ethanol on loss of righting reflex and hypothermia but show normal responses to flunitrazepam or pentobarbital. Likewise, GABAA receptor function of isolated brain membranes showed that the mutation abolished the action of ethanol but did not alter actions of flunitrazepam or pentobarbital. These studies show the unique interactions of ethanol with GABAA receptors and suggest protein kinase isoenzymes as possible determinants of genetic differences in response to ethanol.

Colocalization of calcium entry and exocytotic release sites in adrenal chromaffin cells.

"Snapshot" images of localized Ca2+ influx into patch-clamped chromaffin cells were captured by using a recently developed pulsed-laser imaging system. Transient opening of voltage-sensitive Ca2+ channels gave rise to localized elevations of Ca2+ that had the appearance of either "hotspots" or partial rings found immediately beneath the plasma membrane. When the Ca2+ imaging technique was employed in conjunction with flame-etched carbon-fiber electrodes to spatially map the release sites of catecholamines, it was observed that the sites of Ca2+ entry and catecholamine release were colocalized. These results provide functional support for the idea that secretion occurs from "active zone"-like structures in neuroendocrine cells.

Le système endocannabinoïde dans la rétine du singe : expression, localisation et fonctions

Le cannabis produit de nombreux effets psychologiques et physiologiques sur le corps humain. Les molécules contenues dans cette plante, désignées comme « phytocannabinoïdes », activent un système endogène qu’on appelle le système endocannabinoïde (eCB). Les effets de la consommation de cannabis sur la vision ont déjà été décrits sans cependant de formulation sur les mécanismes sous-jacents. Ces résultats comportementaux suggèrent, malgré tout, la présence de ce système eCB dans le système visuel, et particulièrement dans la rétine. Cette thèse vise donc à caractériser l’expression, la localisation et le rôle du système eCB dans la rétine du singe vervet, une espèce animale ayant un système visuel semblable à celui de l’humain. Nous avons mis au point un protocole expérimental d’immunohistochimie décrit dans l’article apparaissant dans l’Annexe I que nous avons utilisé pour répondre à notre objectif principal. Dans une première série de quatre articles, nous avons ainsi caractérisé l’expression et la localisation de deux récepteurs eCBs reconnus, les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) et de type 2 (CB2R), et d’un 3e présumé récepteur aux cannabinoïdes, le récepteur GPR55. Dans l’article 1, nous avons démontré que CB1R et une enzyme clé de ce système, la fatty acid amide hydrolase (FAAH), sont exprimés dans les parties centrale et périphérique de la rétine, et abondamment présents dans la fovéa, une région où l’acuité visuelle est maximale. Dans l’article 2, nous avons localisé le CB2R dans des cellules gliales de la rétine : les cellules de Müller et nous avons proposé un modèle sur l’action de cette protéine dans la fonction rétinienne faisant appel à une cascade chimique impliquant les canaux potassiques. Dans l’article 3, nous avons observé le GPR55 exclusivement dans les bâtonnets qui sont responsables de la vision scotopique et nous avons soumis un deuxième modèle de fonctionnement de ce récepteur par le biais d'une modulation des canaux calciques et sodiques des bâtonnets. Vu que ces 3 récepteurs se retrouvent dans des cellules distinctes, nous avons suggéré leur rôle primordial dans l’analyse de l’information visuelle au niveau rétinien. Dans l’article 4, nous avons effectué une analyse comparative de l’expression du système eCB dans la rétine de souris, de toupayes (petits mammifères insectivores qui sont sont considérés comme l’étape intermédiaire entre les rongeurs et les primates) et de deux espèces de singe (le vervet et le rhésus). Ces résultats nous ont menés à présenter une hypothèse évolutionniste quant à l’apparition et à la fonction précise de ces récepteurs. Dans les articles subséquents, nous avons confirmé notre hypothèse sur le rôle spécifique de ces trois récepteurs par l’utilisation de l’électrorétinographie (ERG) après injection intravitréenne d’agonistes et d’antagonistes de ces récepteurs. Nous avons conclu sur leur influence indéniable dans le processus visuel rétinien chez le primate. Dans l’article 5, nous avons établi le protocole d’enregistrement ERG normalisé sur le singe vervet, et nous avons produit un atlas d’ondes ERG spécifique à cette espèce, selon les règles de l’International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Les patrons électrorétinographiques se sont avérés semblables à ceux de l’humain et ont confirmé la similarité entre ces deux espèces. Dans l’article 6, nous avons démontré que le blocage de CB1R ou CB2R entraine une modification de l’électrorétinogramme, tant au niveau photopique que scotopique, ce qui supporte l’implication de ces récepteurs dans la modulation des ondes de l’ERG. Finalement, dans l’article 7, nous avons confirmé le modèle neurochimique proposé dans l’article 3 pour expliquer le rôle fonctionnel de GPR55, en montrant que l’activation ou le blocage de ce récepteur, respectivement par un agoniste (lysophosphatidylglucoside, LPG) ou un antagoniste (CID16020046), entraine soit une augmentation ou une baisse significative de l’ERG scotopique seulement. Ces données, prises ensemble, démontrent que les récepteurs CB1R, CB2R et GPR55 sont exprimés dans des types cellulaires bien distincts de la rétine du singe et ont chacun un rôle spécifique. L’importance de notre travail se manifeste aussi par des applications cliniques en permettant le développement de cibles pharmacologiques potentielles dans le traitement des maladies de la rétine.

Plasmodium induces swelling-activated ClC-2 anion channels in the host erythrocyte

Intraerythrocytic growth of the human malaria parasite Plasmodium falciparum depends on delivery of nutrients. Moreover, infection challenges cell volume constancy of the host erythrocyte requiring enhanced activity of cell volume regulatory mechanisms. Patch clamp recording demonstrated inwardly and outwardly rectifying anion channels in infected but not in control erythrocytes. The molecular identity of those channels remained elusive. We show here for one channel type that voltage dependence, cell volume sensitivity, and activation by oxidation are identical to ClC-2. Moreover, Western blots and FACS analysis showed protein and functional ClC-2 expression in human erythrocytes and erythrocytes from wild type (Clcn2(+/+)) but not from Clcn2(-/-) mice. Finally, patch clamp recording revealed activation of volume-sensitive inwardly rectifying channels in Plasmodium berghei-infected Clcn2(+/+) but not Clcn2(-/-) erythrocytes. Erythrocytes from infected mice of both genotypes differed in cell volume and inhibition of ClC-2 by ZnCl(2) (1 mm) induced an increase of cell volume only in parasitized Clcn2(+/+) erythrocytes. Lack of ClC-2 did not inhibit P. berghei development in vivo nor substantially affect the mortality of infected mice. In conclusion, activation of host ClC-2 channels participates in the altered permeability of Plasmodium-infected erythrocytes but is not required for intraerythrocytic parasite survival.

(Table 3) Clay mineralogy and calcium carbonate and organic carbon contents of fabric samples of ODP Leg 117

Calcium carbonate and organic carbon concentrations are from measurements made on board the JOIDES Resolution during Leg 117 (Prell, Niitsuma, et al., 1989, doi:10.2973/odp.proc.ir.117.1989). Values are for samples immdiately adjacent to fabric samples, or for Site 723 within 25 cm of the fabric sample interval. Intervals for which carbon analyses were not performed are represented by values in parenthesis which are from the nearest interval of similar lithology. Organic carbon analyses were not performed for samples below 402 mbsf at Site 731. Analyses performed on similar sediments at Sites 722 and 731 indicate the organic carbon concentration is probably <0.20%.