Le peptide natriurétique auriculaire induit la différenciation cardiaque dans les cellules souches embryonnaires carcinomateuses de souris P19

Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Protein-Expressions-Analysen zur Etablierung prädiktiver Biomarker bei der Behandlung fortgeschrittener Tumoren der Mamma und der Prostata

Aktuelle Entwicklungen auf dem Gebiet der zielgerichteten Therapie zur Behandlung maligner Erkrankungen erfordern neuartige Verfahren zur Diagnostik und Selektion geeigneter Patienten. So ist das Ziel der vorliegenden Arbeit die Identifizierung neuer Zielmoleküle, die die Vorhersage eines Therapieerfolges mit targeted drugs ermöglichen. Besondere Aufmerksamkeit gilt dem humanisierten monoklonalen Antikörper Trastuzumab (Herceptin), der zur Therapie Her-2 überexprimierender, metastasierter Mammakarzinome eingesetzt wird. Jüngste Erkenntnisse lassen eine Anwendung dieses Medikamentes in der Behandlung des Hormon-unabhängigen Prostatakarzinoms möglich erscheinen. Therapie-beeinflussende Faktoren werden in der dem Rezeptor nachgeschalteten Signaltransduktion oder Veränderungen des Rezeptors selbst vermutet. Mittels Immunhistochemie wurden die Expressions- und Aktivierungsniveaus verschiedener Proteine der Her-2-assoziierten Signaltransduktion ermittelt; insgesamt wurden 37 molekulare Marker untersucht. In Formalin fixierte und in Paraffin eingebettete korrespondierende Normal- und Tumorgewebe von 118 Mammakarzinom-Patientinnen sowie 78 Patienten mit Prostatakarzinom wurden in TMAs zusammengefasst. Die in Zusammenarbeit mit erfahrenen Pathologen ermittelten Ergebnisse dienten u.a. als Grundlage für zweidimensionales, unsupervised hierarchisches clustering. Ergebnis dieser Analysen war für beide untersuchten Tumorentitäten die Möglichkeit einer Subklassifizierung der untersuchten Populationen nach molekularen Eigenschaften. Hierbei zeigten sich jeweils neue Möglichkeiten zur Anwendung zielgerichteter Therapien, deren Effektivität Inhalt weiterführender Studien sein könnte. Zusätzlich wurden an insgesamt 43 Frischgeweben die möglichen Folgen des sog. shedding untersucht. Western Blot-basierte Untersuchungen zeigten hierbei die Möglichkeit der Selektion von Patienten aufgrund falsch-positiver Befunde in der derzeit als Standard geltenden Diagnostik. Zusätzlich konnte durch Vergleich mit einer Herceptin-sensitiven Zelllinie ein möglicher Zusammenhang eines Therapieerfolges mit dem Phosphorylierungs-/ Aktivierungszustand des Rezeptors ermittelt werden. Fehlende klinische Daten zum Verlauf der Erkrankung und Therapie der untersuchten Patienten lassen keine Aussagen über die tatsächliche Relevanz der ermittelten Befunde zu. Dennoch verdeutlichen die erhaltenen Resultate eindrucksvoll die Komplexität der molekularen Vorgänge, die zu einem Krebsgeschehen führen und damit Auswirkungen auf die Wirksamkeit von targeted drugs haben können. Entwicklungen auf dem Gebiet der zielgerichteten Therapie erfordern Verbesserungen auf dem Gebiet der Diagnostik, die die sichere Selektion geeigneter Patienten erlauben. Die Zukunft der personalisierten, zielgerichteten Behandlung von Tumorerkrankungen wird verstärkt von molekularen Markerprofilen hnlich den hier vorgestellten Daten beeinflusst werden.

Factores asociados a recaída en pacientes con cáncer de mama de una institución de Bogotá

Introducción: El cáncer de seno es la primera causa de cáncer entre las mujeres, además es la primera causa de muerte por cáncer entre las hispanas y la segunda entre otras razas, sin contar con el gran impacto social y económico que conlleva esta patología. Esto motiva la realización de estudios propios, que permitan ampliar nuestro conocimiento y aportar a la literatura colombiana, una publicación que refleje los factores asociados a la recaída en el cáncer de mama. Métodos: Estudio observacional analítico retrospectivo de casos y controles en el que se tomaron 267 historias clínicas de pacientes con diagnóstico de cáncer de seno, clasificadas según estadio clínico y expresión molecular del tumor, se analizaron los factores más fuertemente asociados a la recaída. Resultados: La población total consistió en 267 mujeres de las cuales 58 presentaron recaída, con un relación caso – control, 1:3. Al evaluar los grupos se evidencia homogeneidad en cuanto a edad, tipo de neoplasia, paridad e histología con lo que concluimos que estos grupos son comparables. Se presentó una tasa de mortalidad de 13,8 % en las pacientes que presentaron recaída tumoral vs un 0% de mortalidad en aquellas pacientes sin recaída. Adicionalmente se evidencia una relación entre la presencia del receptor HER 2 y recaída tumoral, que aunque no es estadísticamente significativa (p = 0.112) es importante tener en cuenta por su significancia clínica. Por su parte la presencia de receptor de estrógenos y progestágenos no es un predictor de recaída. La realización de cirugía se muestra como un factor de protección (OAR: 0.046 p = 0.008). Finalmente se encontró una asociación estadísticamente significativa como variables de asociación a recaída tumoral: la edad (p=0.009), el estadio clínico en el momento del diagnóstico (p= <0.001) y la clasificación molecular del tumor (p= 0.016). Conclusiones: Se identificaron como factores asociados a recaída tumoral en pacientes con cáncer de mama de una institución de Bogotá, Colombia a: la edad, el estadio clínico en el momento del diagnóstico y la clasificación molecular del tumor, confirmando la agresividad de los tumores triple negativos. Todos los hallazgos son compatibles a lo descrito en la literatura mundial. Esto permite definir la necesidad de generar en nuestro país estrategias de salud pública, que permitan la educación a todos los grupos etarios para el tamizaje en población joven que está siendo afectada, la detección en estadios tempranos del cáncer de mama, asociados a priorización del manejo y mejoras en la ruta de atención de las pacientes que permitan impactar positivamente en el desenlace y calidad de vida de las mujeres con esta patología. Adicionalmente estos resultados impulsan a la continua investigación de nuevas tecnologías y medicamentos que permitan combatir los tumores más agresivos molecularmente hablando.

Pre-B-cell transcription factor 1 and steroidogenic factor 1 synergistically regulate adrenocortical growth and steroidogenesis

variety of transcription factors including Wilms tumor gene (Wt-1), steroidogenic factor 1 (Sf-1), dosage-sensitive sex reversal, adrenal hypoplasia congenita on the X-chromosome, Gene 1 (Dax-1), and pre-B-cell transcription factor 1 (Pbx1) have been defined as necessary for regular adrenocortical development. However, the role of Pbx1 for adrenal growth and function in the adult organism together with the molecular relationship between Pbx1 and these other transcription factors have not been characterized. We demonstrate that Pbx haploinsufficiency (Pbx1(+/-)) in mice is accompanied by a significant lower adrenal weight in adult animals compared with wild-type controls. Accordingly, baseline proliferating cell nuclear antigen levels are lower in Pbx1(+/-) mice, and unilateral adrenalectomy results in impaired contralateral compensatory adrenal growth, indicating a lower proliferative potential in the context of Pbx1 haploinsufficiency. In accordance with the key role of IGFs in adrenocortical proliferation and development, real-time RT-PCR demonstrates significant lower expression levels of the IGF-I receptor, and up-regulation of IGF binding protein-2. Functionally, Pbx1(+/-) mice display a blunted corticosterone response after ACTH stimulation coincident with lower adrenal expression of the ACTH receptor (melanocortin 2 receptor, Mc2-r). Mechanistically, in vitro studies reveal that Pbx1 and Sf-1 synergistically stimulates Mc2-r promoter activity. Moreover, Sf-1 directly activates the Pbx1 promoter activity in vitro and in vivo. Taken together, these studies provide evidence for a role of Pbx1 in the maintenance of a functional adrenal cortex mediated by synergistic actions of Pbx1 and Sf-1 in the transcriptional regulation of the critical effector of adrenocortical differentiation, the ACTH receptor.

Neurokinin B is a paracrine vasodilator in the human fetal placental circulation

Neurokinin (NK) B is a member of the tachykinin family of neurotransmitters, exerting hypotensive or hypertensive effects in the mammalian vasculature through synaptic release from peripheral neurons, according to either NK1 and NK2 or NK3 receptor subtype expression, respectively. There is recent evidence that NKB is expressed by the syncytiotrophoblast of the human placenta, an organ that is not innervated. We hypothesized that NKB is a paracrine modulator of tone in the fetal placental circulation. We tested this hypothesis using the in vitro perfused human placental cotyledon. Our data show that NKB is a dilator of the fetal vasculature, causing a maximal 25.1+/-4.5% (mean+/-SEM; n=5) decrease in fetal-side arterial hydrostatic pressure (5-muM NKB bolus; effective concentration in the circulation, 1.89 nM) after preconstriction with U-46619. RT-PCR demonstrated the presence of mRNA for NK1 and NK2 tachykinin receptors in the placenta. Using selective receptor antagonists, we found that NKB-induced vasodilation is through the NK1 receptor subtype. We found no evidence for the involvement of either nitric oxide or prostacyclin in this response. This study demonstrates a paracrine role for NKB in the regulation of fetal placental vascular tone.

Proteomic profiling of neuromas reveals alterations in protein composition and local protein synthesis in hyper-excitable nerves

Neuropathic pain may arise following peripheral nerve injury though the molecular mechanisms associated with this are unclear. We used proteomic profiling to examine changes in protein expression associated with the formation of hyper-excitable neuromas derived from rodent saphenous nerves. A two-dimensional difference gel electrophoresis ( 2D-DIGE) profiling strategy was employed to examine protein expression changes between developing neuromas and normal nerves in whole tissue lysates. We found around 200 proteins which displayed a > 1.75-fold change in expression between neuroma and normal nerve and identified 55 of these proteins using mass spectrometry. We also used immunoblotting to examine the expression of low-abundance ion channels Nav1.3, Nav1.8 and calcium channel alpha 2 delta-1 subunit in this model, since they have previously been implicated in neuronal hyperexcitability associated with neuropathic pain. Finally, S(35)methionine in vitro labelling of neuroma and control samples was used to demonstrate local protein synthesis of neuron-specific genes. A number of cytoskeletal proteins, enzymes and proteins associated with oxidative stress were up-regulated in neuromas, whilst overall levels of voltage-gated ion channel proteins were unaffected. We conclude that altered mRNA levels reported in the somata of damaged DRG neurons do not necessarily reflect levels of altered proteins in hyper-excitable damaged nerve endings. An altered repertoire of protein expression, local protein synthesis and topological re-arrangements of ion channels may all play important roles in neuroma hyper-excitability.

High-affinity small molecule-phospholipid complex formation: Binding of siramesine to phosphatidic acid

Siramesine (SRM) is a sigma-2 receptor agonist which has been recently shown to inhibit growth of cancer cells. Fluorescence spectroscopy experiments revealed two distinct binding sites for this drug in phospholipid membranes. More specifically, acidic phospholipids retain siramesine on the bilayer surface due to a high-affinity interaction, reaching saturation at an apparent 1:1 drug-acidic phospholipid stoichiometry, where after the drug penetrates into the hydrocarbon core of the membrane. This behavior was confirmed using Langmuir films. Of the anionic phospholipids, the highest affinity, comparable to the affinities for the binding of small molecule ligands to proteins, was measured for phosphatidic acid (PA, mole fraction Of X-PA = 0.2 in phosphatidylcholine vesicles), yielding a molecular partition coefficient of 240 +/- 80 x 10(6). An MD simulation on the siramesine:PA interaction was in agreement with the above data. Taking into account the key role of PA as a signaling molecule promoting cell growth our results suggest a new paradigm for the development of anticancer drugs, viz. design of small molecules specifically scavenging phospholipids involved in the signaling cascades controlling cell behavior.

G protein ss gamma subunits mediate presynaptic inhibition of transmitter release from rat superior cervical ganglion neurones in culture

The activation of presynaptic G protein-coupled receptors (GPCRs) is widely reported to inhibit transmitter release; however, the lack of accessibility of many presynaptic terminals has limited direct analysis of signalling mediators. We studied GPCR-mediated inhibition of fast cholinergic transmission between superior cervical ganglion neurones (SCGNs) in culture. The adrenoceptor agonist noradrenaline (NA) caused a dose-related reduction in evoked excitatory postsynaptic potentials (EPSPs). NA-induced EPSP decrease was accompanied by effects on the presynaptic action potential (AP), reducing AP duration and amplitude of the after-hyperpolarization (AHP), without affecting the pre- and postsynaptic membrane potential. All effects of NA were blocked by yohimbine and synaptic transmission was reduced by clonidine, consistent with an action at presynaptic alpha 2-adrenoceptors. NA-induced inhibition of transmission was sensitive to pre-incubation of SCGNs with pertussis toxin (PTX), implicating the involvement of G alpha(i)/(o)beta y subunits. Expression of G alpha transducin, an agent which sequesters G protein beta gamma (G beta y) subunits, in the presynaptic neurone caused a time-dependent attenuation of NA-induced inhibition. Injection of purified G beta gamma subunits into the presynaptic neurone inhibited transmission, and also reduced the AHP amplitude. Furthermore, NA-induced inhibition was occluded by pre-injection of G beta gamma subunits. The Ca2+ channel blocker Cd2+ mimicked NA effects on transmitter release. Cd2+, NA and G beta gamma subunits also inhibited somatic Ca2+ current. In contrast to effects on AP-evoked transmitter release, NA had no clear action on AP-independent EPSPs induced by hypertonic solutions. These results demonstrate that G beta gamma subunits functionally mediate inhibition of transmitter release by alpha 2-adrenoceptors and represent important regulators of synaptic transmission at mammalian presynaptic terminals.

Oxygen/Glucose deprivation induces a reduction in synaptic AMPA receptors on hippocampal CA3 neurons mediated by mGluR1 and adenosine A3 receptors

Hippocampal CA1 pyramidal neurons are highly sensitive to ischemic damage, whereas neighboring CA3 pyramidal neurons are less susceptible. It is proposed that switching of AMPA receptor (AMPAR) subunits on CA1 neurons during an in vitro model of ischemia, oxygen/glucose deprivation (OGD), leads to an enhanced permeability of AMPARs to Ca2+, resulting in delayed cell death. However, it is unclear whether the same mechanisms exist in CA3 neurons and whether this underlies the differential sensitivity to ischemia. Here, we investigated the consequences of OGD for AMPAR function in CA3 neurons using electrophysiological recordings in rat hippocampal slices. Following a 15 min OGD protocol, a substantial depression of AMPAR-mediated synaptic transmission was observed at CA3 associational/commissural and mossy fiber synapses but not CA1 Schaffer collateral synapses. The depression of synaptic transmission following OGD was prevented by metabotropic glutamate receptor 1 (mGluR1) or A3 receptor antagonists, indicating a role for both glutamate and adenosine release. Inhibition of PLC, PKC, or chelation of intracellular Ca2+ also prevented the depression of synaptic transmission. Inclusion of peptides to interrupt the interaction between GluA2 and PICK1 or dynamin and amphiphysin prevented the depression of transmission, suggesting a dynamin and PICK1-dependent internalization of AMPARs after OGD. We also show that a reduction in surface and total AMPAR protein levels after OGD was prevented by mGluR1 or A3 receptor antagonists, indicating that AMPARs are degraded following internalization. Thus, we describe a novel mechanism for the removal of AMPARs in CA3 pyramidal neurons following OGD that has the potential to reduce excitotoxicity and promote neuroprotection

Substance P released by TRPV1-expressing neurons produces reactive oxygen species that mediate ethanol-induced gastric injury

Although neurokinin 1 receptor antagonists prevent ethanol (EtOH)-induced gastric lesions, the mechanisms by which EtOH releases substance P (SP) and SP damages the mucosa are unknown. We hypothesized that EtOH activates transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) on sensory nerves to release SP, which stimulates epithelial neurokinin 1 receptors to generate damaging reactive oxygen species (ROS). SP release was assayed in the mouse stomach, ROS were detected using dichlorofluorescein diacetate, and neurokinin 1 receptors were localized by immunofluorescence. EtOH-induced SP release was prevented by TRPV1 antagonism. High dose EtOH caused lesions, and TRPV1 or neurokinin 1 receptor antagonism and neurokinin 1 receptor deletion inhibited lesion formation. Coadministration of low, innocuous doses of EtOH and SP caused lesions by a TRPV1-independent but neurokinin 1 receptor-dependent process. EtOH, capsaicin, and SP stimulated generation of ROS by superficial gastric epithelial cells expressing neurokinin 1 receptors by a neurokinin 1 receptor-dependent mechanism. ROS scavengers prevented lesions induced by a high EtOH dose or a low EtOH dose plus SP. Gastric lesions are caused by an initial detrimental effect of EtOH, which is damaging only if associated with TRPV1 activation, SP release from sensory nerves, stimulation of neurokinin 1 receptors on epithelial cells, and ROS generation.

Does domperidone, a D2-antagonist alter gastric emptying rates and appetite sensations in healthy adults with high-fat meal? A block-randomised, single-blind placebo-controlled study

BACKGROUND: Accelerated gastric emptying (GE) may lead to reduced satiation, increased food intake and is associated with obesity and type 2 diabetes. Domperidone is a dopamine 2 (D(2)) receptor antagonist with claims of gastrointestinal tract pro-kinetic activity. In humans, domperidone is used as an anti-emetic and treatment for gastrointestinal bloating and discomfort. AIM: To determine the effect of acute domperidone administration on GE rate and appetite sensations in healthy adults. METHODS: A single-blind block randomised placebo-controlled crossover study assessed 13 healthy adults. Subjects ingested 10 mg domperidone or placebo 30 min before a high-fat (HF) test meal. GE rate was determined using the (13)CO(2) octanoic acid breath test. Breath samples and subjective appetite ratings were collected in the fasted and during the 360 min postprandial period. RESULTS:Gastric emptying half-time was similar following placebo (254 ± 54 min) and 10 mg domperidone (236 ± 65 min). Domperidone did not change appetite sensations during the 360 min postprandial period (P > 0.05). CONCLUSIONS: In healthy adults, acute administration of 10 mg domperidone did not change GE or appetite sensations following a HF test meal.

Global transcriptome analysis and identification of differentially expressed genes after infection of Fragaria vesca with powdery mildew (Podosphaera aphanis)

Background: Podosphaera aphanis, the causal agent of strawberry powdery mildew causes significant economic loss worldwide. Methods: We used the diploid strawberry species Fragaria vesca as a model to study plant pathogen interactions. RNA-seq was employed to generate a transcriptome dataset from two accessions, F. vesca ssp. vesca Hawaii 4 (HW) and F. vesca f. semperflorens Yellow Wonder 5AF7 (YW) at 1 d (1 DAI) and 8 d (8 DAI) after infection. Results: Of the total reads identified about 999 million (92%) mapped to the F. vesca genome. These transcripts were derived from a total of 23,470 and 23,464 genes in HW and YW, respectively from the three time points (control, 1 and 8 DAI). Analysis identified 1,567, 1,846 and 1,145 up-regulated genes between control and 1 DAI, control and 8 DAI, and 1 and 8 DAI, respectively in HW. Similarly, 1,336, 1,619 and 968 genes were up-regulated in YW. Also 646, 1,098 and 624 down-regulated genes were identified in HW, while 571, 754 and 627 genes were down-regulated in YW between all three time points, respectively. Conclusion: Investigation of differentially expressed genes (log2 fold changes �5) between control and 1 DAI in both HW and YW identified a large number of genes related to secondary metabolism, signal transduction; transcriptional regulation and disease resistance were highly expressed. These included flavonoid 3´-monooxygenase, peroxidase 15, glucan endo-1,3-β-glucosidase 2, receptor-like kinases, transcription factors, germin-like proteins, F-box proteins, NB-ARC and NBS-LRR proteins. This is the first application of RNA-seq to any pathogen interaction in strawberry

Antimicrobial Photodynamic Therapy in the Non-Surgical Treatment of Aggressive Periodontitis: Cytokine Profile in Gingival Crevicular Fluid, Preliminary Results

Background: Aggressive periodontitis is a specific form of periodontal disease that is characterized by rapid attachment loss and bone destruction. Cytokine profiles are of considerable value when studying disease course during treatment. The aim of this trial was to investigate cytokine levels in the gingival crevicular fluid (GCF) of patients with aggressive periodontitis, after treatment with photodynamic therapy (PDT) or scaling and root planing (SRP), in a split-mouth design on -7, 0, +1, +7, +30, and +90 days. Methods: Ten patients were randomly treated with PDT using a laser source associated with a photosensitizer or SRP with hand instruments. GCF samples were collected, and the concentrations of tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) and receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL) were determined by enzyme-linked immunosorbent assays. The data were analyzed using generalized estimating equations to test the associations among treatments, evaluated parameters, and experimental times (alpha = 0.05). Results: Non-surgical periodontal treatment with PDT or SRP led to statistically significant reductions in TNF-alpha level 30 days following treatment. There were similar levels of TNF-alpha and RANKL at the different time points in both groups, with no statistically significant differences. Conclusion: SRP and PDT had similar effects on crevicular TNF-alpha and RANKL levels in patients with aggressive periodontitis. J Periodontol 2009;80:98-105.

Muscle Protein Alterations in LGMD21 Patients With Different Mutations in the Fukutin-related Protein Gene

Fukutin-related protein (FKRP) is a protein involved in the glycosylation of cell surface molecules. Pathogenic mutations in the FKRP gene cause both the more severe congenital muscular dystrophy Type 1C and the milder Limb-Girdle Type 21 form (LGMD21). Here we report muscle histological alterations and the analysis of 11 muscle proteins: dystrophin, four sarcoglycans, calpain 3, dysferlin, telethonin, collagen VI, alpha-DG, and alpha 2-laminin, in muscle biopsies from 13 unrelated LGMD21 patients with 10 different FKRP mutations. In all, a typical dystrophic pattern was observed. In eight patients, a high frequency of rimmed vacuoles was also found. A variable degree of alpha 2-laminin deficiency was detected in 12 patients through immunofluorescence analysis, and 10 patients presented a-DG deficiency on sarcolemmal membranes. Additionally, through Western blot analysis, deficiency of calpain 3 and dystrophin bands was found in four and two patients, respectively. All the remaining proteins showed a similar pattern to normal controls. These results suggest that, in our population of LGMD21 patients, different mutations in the FKRP gene are associated with several secondary muscle protein reductions, and the deficiencies of alpha 2-laminin and alpha-DG on sections are prevalent, independently of mutation type or clinical severity.