The spatial and temporal representation of a tone on the guinea pig basilar membrane

In the mammalian cochlea, the basilar membrane's (BM) mechanical responses are amplified, and frequency tuning is sharpened through active feedback from the electromotile outer hair cells (OHCs). To be effective, OHC feedback must be delivered to the correct region of the BM and introduced at the appropriate time in each cycle of BM displacement. To investigate when OHCs contribute to cochlear amplification, a laser-diode interferometer was used to measure tone-evoked BM displacements in the basal turn of the guinea pig cochlea. Measurements were made at multiple sites across the width of the BM, which are tuned to the same characteristic frequency (CF). In response to CF tones, the largest displacements occur in the OHC region and phase lead those measured beneath the outer pillar cells and adjacent to the spiral ligament by about 90°. Postmortem, responses beneath the OHCs are reduced by up to 65 dB, and all regions across the width of the BM move in unison. We suggest that OHCs amplify BM responses to CF tones when the BM is moving at maximum velocity. In regions of the BM where OHCs contribute to its motion, the responses are compressive and nonlinear. We measured the distribution of nonlinear compressive vibrations along the length of the BM in response to a single frequency tone and estimated that OHC amplification is restricted to a 1.25- to 1.40-mm length of BM centered on the CF place.

Ascorbic acid is essential for the release of insulin from scorbutic guinea pig pancreatic islets.

Pancreatic islets from young normal and scorbutic male guinea pigs were examined for their ability to release insulin when stimulated with elevated D-glucose. Islets from normal guinea pigs released insulin in a D-glucose-dependent manner showing a rapid initial secretion phase and three secondary secretion waves during a 120-min period. Islets from scorbutic guinea pigs failed to release insulin during the immediate period, and only delayed and decreased responses were observed over the 40-60 min after D-glucose elevation. Insulin release from scorbutic islets was greatly elevated if 5 mM L-ascorbic acid 2-phosphate was supplemented in the perifusion medium during the last 60 min of perifusion. When 5 mM L-ascorbic acid 2-phosphate was added to the perifusion medium concurrently with elevation of medium D-glucose, islets from scorbutic guinea pigs released insulin as rapidly as control guinea pig islets and to a somewhat greater extent. L-Ascorbic acid 2-phosphate without elevated D-glucose had no effect on insulin release by islets from normal or scorbutic guinea pigs. The pancreas from scorbutic guinea pigs contained 2.4 times more insulin than that from control guinea pigs, suggesting that the decreased insulin release from the scorbutic islets was not due to decreased insulin synthesis but due to abnormal insulin secretion.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Cardiovascular actions of the venom from the Irukandji (Carukia barnesi) jellyfish: Effects in human, rat and guinea-pig tissues in vitro and in pigs in vivo

1. We have investigated the cardiovascular pharmacology of the crude venom extract (CVE) from the potentially lethal, very small carybdeid jellyfish Carukia barnesi, in rat, guinea-pig and human isolated tissues and anaesthetized piglets. 2. In rat and guinea-pig isolated right atria, CVE (0.1-10 mu g/mL) caused tachycardia in the presence of atropine (I mu mol/L), a response almost completely abolished by pretreatment with tetrodotoxin (TTX; 0.1 mu mol/L). In paced left atria from guinea-pig or rat, CVE (0.1-3 mu g/mL) caused a positive inotropic response in the presence of atropine (1 mu mol/L). 3. In rat mesenteric small arteries, CVE (0.1-30 mu g/mL) caused concentration-dependent contractions that were unaffected by 0.1 mu mol/L TTX, 0.3 mu mol/L prazosin or 0.1 mu mol/L co-conotoxin GVIA. 4. Neither the rat right atria tachycardic response nor the contraction of rat mesenteric arteries to CVE were affected by the presence of box jellyfish (Chironex fleckeri) antivenom (92.6 units/mL). 5. In human isolated driven right atrial trabeculae muscle strips, CVE (10 mu g/mL) tended to cause an initial fall, followed by a more sustained increase, in contractile force. In the presence of atropine (I mu mol/L), CVE only caused a positive inotropic response. In separate experiments in the, presence of propranolol (0.2 mu mol/L), the negative inotropic effect of CVE was enhanced, whereas the positive inotropic response was markedly decreased. 6. In anaesthetized piglets, CVE (67 mu g/kg, i.v.) caused sustained tachycardia and systemic and pulmonary hypertension. Venous blood samples demonstrated a marked elevation in circulating levels of noradrenaline and adrenaline. 7. We conclude that C. barnesi venom may contain a neural sodium channel activator (blocked by TTX) that, in isolated atrial tissue (and in vivo), causes the release of transmitter (and circulating) catecholamines. The venom may also contain a 'direct' vasoconstrictor component. These observations explain, at least in part, the clinical features of the potentially deadly Irukandji syndrome.

Characterization of receptors for calcitonin gene-related peptide and adrenomedullin on the guinea-pig vas deferens

1. The receptors which mediate the effects of calcitonin gene-related peptide (CGRP), amylin and adrenomedullin on the guinea-pig vas deferens have been investigated. 2. All three peptides cause concentration dependant inhibitions of the electrically stimulated twitch response (pD 2s for CGRP, amylin and adrenomedullin of 7.90 ± 0.11, 7.70 ± 0.19 and 7.25 ± 0.10 respectively). 3. CGRP 8-37 (1 μM) and AC187 (10 μM) showed little antagonist activity against adrenomedullin. 4. Adrenomedullin 22-52 by itself inhibited the electrically stimulated contractions of the vas deferens and also antagonized the responses to CGRP, amylin and adrenomedullin. 5. [ 125I]-adrenomedullin labelled a single population of binding sites in vas deferens membranes with a pIC 50 of 8.91 and a capacity of 643 fmol mg -1. Its selectivity profile was adrenomedullin > AC187 > CGRP = amylin. It was clearly distinct from a site labelled by [ 125I]-CGRP (pIC 50 = 8.73, capacity = 114 fmol mg -1, selectivity CGRP > amylin = AC187 > adrenomedullin). [ 125I]-amylin bound to two sites with a total capacity of 882 fmol mg -1. 6. Although CGRP has been shown to act at a CGRP 2 receptor on the vas deferens with low sensitivity to CGRP 8-37, this antagonist displaced [ 125I]-CGRP with high affinity from vas deferens membranes. This affinity was unaltered by increasing the temperature from 4°C to 25°C, suggesting the anomalous behaviour of CGRP 8-37 is not due to temperature differences between binding and functional assays.

A collagen IV matrix is required for guinea pig gastric epithelial cell monolayers to provide an optimal model of the stomach surface for biopharmaceutical screening

The surface epithelial cells of the stomach represent a major component of the gastric barrier. A cell culture model of the gastric epithelial cell surface would prove useful for biopharmaceutical screening of new chemical entities and dosage forms. Primary cultures of guinea pig gastric mucous epithelial cells were grown on filter inserts (Transwells®) for 3 days. Tight-junction formation, assessed by transepithelial electrical resistance (TEER) and permeability of mannitol and fluorescein, was enhanced when collagen IV rather than collagen I was used to coat the polycarbonate filter. TEER for cells grown on collagen IV was close to that obtained with intact guinea pig gastric epithelium in vitro. Differentiation was assessed by incorporation of [ 3H]glucosamine into glycoprotein and by activity of NADPH oxidase, which produces superoxide. Both of these measures were greater for cells grown on filters coated with collagen I than for cells grown on plastic culture plates, but no major difference was found between cells grown on collagens I and IV. The proportion of cells, which stained positively for mucin with periodic acid Schiff reagent, was greater than 95% for all culture conditions. Monolayers grown on membranes coated with collagen IV exhibited apically polarized secretion of mucin and superoxide, and were resistant to acidification of the apical medium to pH 3.0 for 30 min. A screen of nonsteroidal anti-inflammatory drugs revealed a novel effect of diclofenac and niflumic acid in reversibly reducing permeability by the paracellular route. In conclusion, the mucous cell preparation grown on collagen IV represents a good model of the gastric surface epithelium suitable for screening procedures. © 2005 The Society for Biomolecular Screening.

Disparate effects of non-steroidal anti-inflammatory drugs on apoptosis in guinea-pig gastric mucous cells: inhibition of basal apoptosis by diclofenac

Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) induce apoptosis in gastrointestinal cancer cell lines. Similar actions on normal gastric epithelial cells could contribute to NSAID gastropathy. The present work therefore compared the actions of diclofenac, ibuprofen, indomethacin, and the cyclo-oxygenase-2 selective inhibitor, NS-398, on a primary culture of guinea-pig gastric mucous epithelial cells. Cell number was assessed by staining with crystal violet. Apoptotic activity was determined by condensation and fragmentation of nuclei and by assay of caspase-3-like activity. Necrosis was evaluated from release of cellular enzymes. Ibuprofen (250 μM for 24 h) promoted cell loss, and apoptosis, under both basal conditions and when apoptosis was increased by 25 μM N-Hexanoyl-D-sphingosine (C6-ceramide). Diclofenac (250 μM for 24 h) reduced the proportion of apoptotic nuclei from 5.2 to 2.1%, and caused inhibition of caspase-3-like activity, without causing necrosis under basal conditions. No such reduction in apoptotic activity was evident in the presence of 25 μM C6-ceramide. The inhibitory effect of diclofenac on basal caspase-3-like activity was also exhibited by the structurally similar mefenamic and flufenamic acids (1–250 μM), but not by niflumic acid. Inhibition of superoxide production by the cells increased caspase-3-like activity, but the inhibitory action of diclofenac on caspase activity remained. Diclofenac did not affect superoxide production. Diclofenac inhibited caspase-3-like activity in cell homogenates and also inhibited human recombinant caspase-3. In conclusion, NSAIDs vary in their effect on apoptotic activity in a primary culture of guinea-pig gastric mucous epithelial cells, and the inhibitory effect of diclofenac on basal apoptosis could involve an action on caspase activity.

A biologically active peptide in the skin of lampreys (Eudontomyzon danfordi vladykovi). [Translation from: Z.Naturforsch. (B), 26(10), 1021-1023, 1971. ]

In recent years interest in the production and description of kinin-type substances has been greatly intensified. So, for example, bradykinin, phyllokinin, physalaemin, ranatensin and caerulein could be extracted from the skin of amphibians as well as. eledoisin out of the salivary glands of Eledon moschata. An examination of lampreys seemed to us particularly profitable in the search for the incidence of further kinins. Ammocoetes of different sizes and also adults of both sexes of the species Eudontomyzon danfordi vladykovi were studied in this research. This species is found in many tributaries of the Danube. Skin extracts were tested on on isolated rat uterus, rat duodenum, guinea pig ileum and rabbit jejunum, further tests were done in order to determine a peptide character of the biologically active substance.

Cloning of bradykinin precursor cDNAs from skin of Bombina maxima reveals novel bombinakinin M antagonists and a bradykinin potential peptide

Bombinakinin M (DLPKINRKGP-bradykinin) is a bradykinin-related peptide purified from skin secretions of the frog Bombina maxima. As previously reported, its biosynthesis is characterized by a tandem repeats with various copy numbers of the peptide and sometimes co-expressed with other structure-function distinguishable peptides. At present study, two novel cDNAs encoding bombinakinin M and its variants were cloned from a cDNA library from the skin of the frog. The encoded two precursor proteins are common in that each contains three repeats of a novel 16-amino acid peptide unit and one copy of kinestatin at their N- and C-terminal parts, respectively. They differ in that the first precursor contains two copies of bombinakinin M and the second one contains one copy of a novel bombinakinin M variant. Bombinakinin M was found to elicit concentration-dependent contractile effects on guinea pig ileum, with an EC50 value of 4 nM that is four times higher than that of bradykinin (1 nM). Interestingly, the synthetic peptide (DYTIRTRLH-amide), as deduced from the 16-amino acid peptide repeats in the newly cloned cDNAs, possessed weak inhibitory activity on the contractile effects of bombinakinin M, but not on that of bradykinin. Furthermore, the newly identified bombinakinin M variant (DLSKMSFLHG-Ile(1)-bradykinin), did not show contractile activity on guinea pig ileum, but showed potentiation effect on the myotropic activity of bradykinin. In a molar raito of 1:58, it augmented the activity of bradykinin up to two-fold. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

A novel bradykinin-like peptide from skin secretions of the frog, Rana nigrovittata

A bradykinin-like peptide has been isolated from the skin secretions of the frog Rana nigrovittata. This peptide was named ranakinin-N. Its primary structure, RAEAVPPGFTPFR, was determined by Edman degradation and mass spectrometry. It is structurally related to bradykinin-like peptides identified from skin secretions of other amphibians. Ranakinin-N is composed of 13 amino acid residues and is related to the bradykinin identified from the skin secretions of Odorrana schmackeri, which is composed of 9 amino acid residues. Ranakinin-N was found to exert concentration-dependent contractile effects on isolated guinea pig ileum. cDNA sequence encoding the precursor of ranakinin-N was isolated from a skin cDNA library of R. nigrovittata. The amino acid sequences deduced from the cDNA sequences match well with the results from Edman degradation. Analysis of different amphibian bradykinin cDNA structures revealed that the deficiency of a 15-nucleotide fragment (agaatgatcagacgc in the cDNA encoding bradykinin from O. schmackeri) in the peptide-coding region resulted in the absence of a dibasic site for trypsin-like proteinases and an unusual -AEVA- insertion in the N-terminal part of ranakinin-N. The -AEAV- insertion resulted in neutral net charge at the N-terminus of ranakinin-N. Ranakinin-N is the first reported bradykinin-like peptide with a neutral net charge at the N-terminus. Copyright (C) 2007 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.

Characterization of a new bradykinin-potentiating peptide (TmF) from Trimeresurus mucrosquamatus

A novel bradykinin-potentiating peptide (BPP), designated as TmF, has been purified to homogeneity from the venom of Trimeresurus mucrosquamatus by 70% cold methanol extraction, Sephadex G-15 gel filtration and reverse-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC). The amino acid sequence of TmF was determined to be pGlu-Gly-Arg-Pro-Leu-Gly-Pro-Pro-Ile-Pro-Pro (pGlu denotes pyroglutamic acid), which shared high homology with other BPPs. The molecular mass of TmF was 1.1107 kD as determinated by electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS), which was in accordance with the calculated value of 1.1106 kD. The potentiating "unit" of TmF to bradykinin-induced (BK-induced) contraction on the guinea-pig ileum in vitro was (1.13 +/- 0.3) unit (mg/L), and TmF (5.0 x 10(-4) mg/kg) increased the pressure-lowering-effect of bradykinin (5.0 x 10(-5) mg/kg) with approximate descent value of (14 +/- 2) mmHg. In addition, TmF inhibited the conversion of angiotensin I to angiotensin 11, 2 x 10(-3) mg of TmF caused 50% inhibition (IC50) of angiotensin-converting enzyme (ACE) hydrolyzing activity to bradykinin.