Fluoxetine effect on kidney water reabsorption

Background. The pathogenesis of hyponatraemia caused by fluoxetine (Fx) use in the treatment of depression is not well understood. It has been attributed to a SIADH, although ADH-enhanced plasma level has not yet been demonstrated in all the cases reported in humans. This experiment aimed at investigating the effect of fluoxetine on the kidney and more specifically in the inner medullary collecting duct (IMCD). Methods. ( 1) In vivo study: ( a) 10 rats were injected daily i. p. with 10 mg/kg fluoxetine doses. After 10 days, rats were sacrificed and blood and kidneys were collected. (b) Immunoblotting studies for AQP2 protein expression in the IMCD from injected rats and in IMCD tubules suspension from 10 normal rats incubated with 10(-7) M fluoxetine. ( 2) In vitro microperfusion study: The osmotic water permeability (P-f, mu m/s) was determined in normal rats IMCD (n = 6), isolated and perfused by the standard methods. Results. In vivo study: ( a) Injected rats with fluoxetine lost about 12% body weight; Na+ plasma level decreased from 139.3 +/- 0.78 mEq/1 to 134.9 +/- 0.5 mEq/1 ( p < 0.01) and K+ and ADH plasma levels remained unchanged. ( b) Immunoblotting densitometric analysis of the assays showed an increase in AQP2 protein abundance of about 40%, both in IMCDs from injected rats [ control period (cont) 99.6 +/- 5.2 versus Fx 145.6 +/- 16.9, p < 0.05] and in tubule suspension incubated with fluoxetine ( cont 100.0 +/- 3.5 versus 143.0 +/- 2.0, p < 0.01). In vitro microperfusion study fluoxetine increased Pf in the IMCD in the absence of ADH from the cont 7.24 +/- 2.07 to Fx 15.77 +/- 3.25 ( p < 0.01). Conclusion. After fluoxetine use, the weight and plasma Na+ level decreased, and the K+ and ADH plasma levels remained unchanged, whereas the AQP2 protein abundance and water absorption in the IMCD increased, leading us to conclude that the direct effect of fluoxetine in the IMCD could explain at least in part, the hyponatraemia found sometime after this drug use in humans.

Carbamazepine can induce kidney water absorption by increasing aquaporin 2 expression

Background. Carbamazepine (Carba) is an anticonvulsant and psychotropic drug used widely for the treatment of intellectual disability and severe pains, but the incidence of hyponatremia is a common related occurrence. This hyponatremia is frequently attributed to a SIADH induced by this drug. It is also known that Carba is used to decrease the urinary volume in Diabetes Insipidus (DI) because it has an antidiuretic effect. Lithium (Li) is one of the most important drugs used to treat bipolar mood disorders. However Li has the undesirable capacity to induce DI. Nowadays, the association of these drugs is used in the treatment of patients with psychiatric and neurological problems. Methods. In vivo and in vitro (microperfusion) experiments were developed to investigate the effect of Carba in the rat Inner Medullary Collecting Duct (IMCD). Results. The results revealed that Carba was able to stimulate the V2 vasopressin receptor-Protein G complex increasing the water permeability (Pf) and water absorption. In vivo studies showed that in rats with lithium-induced DI, Carba decreased the urinary volume and increased the urinary osmolality. AQP2 expression was increased both in normal IMCD incubated with Carba and in IMCD from lithium-induced DI after Carba addition to the diet, when compared with the control. Conclusion. These results showed that the hyponatremia observed in patients using this anticonvulsant drug, at least in part, is due to the Carba capacity to increase IMCD`s Pf and that the Lithium-Carbamazepine association is beneficial to the patient.

The role of putative phosphorylation sites in the targeting and shuttling of the aquaporin-2 water channel

In renal collecting ducts, a vasopressin-induced cAMP increase results in the phosphorylation of aquaporin-2 (AQP2) water channels at Ser-256 and its redistribution from intracellular vesicles to the apical membrane. Hormones that activate protein kinase C (PKC) proteins counteract this process. To determine the role of the putative kinase sites in the trafficking and hormonal regulation of human AQP2, three putative casein kinase II (Ser-148, Ser-229, Thr-244), one PKC (Ser-231), and one protein kinase A (Ser-256) site were altered to mimic a constitutively non-phosphorylated/phosphorylated state and were expressed in Madin-Darby canine kidney cells. Except for Ser-256 mutants, seven correctly folded AQP2 kinase mutants trafficked as wild-type AQP2 to the apical membrane via forskolin-sensitive intracellular vesicles. With or without forskolin, AQP2-Ser-256A was localized in intracellular vesicles, whereas AQP2-S256D was localized in the apical membrane. Phorbol 12-myristate 13-acetate-induced PKC activation following forskolin treatment resulted in vesicular distribution of all AQP2 kinase mutants, while all were still phosphorylated at Ser-256. Our data indicate that in collecting duct cells, AQP2 trafficking to vasopressin-sensitive vesicles is phosphorylation-independent, that phosphorylation of Ser-256 is necessary and sufficient for expression of AQP2 in the apical membrane, and that PMA-induced PKC-mediated endocytosis of AQP2 is independent of the AQP2 phosphorylation state.

PPARγ Agonist-Induced Fluid Retention Depends on αENaC Expression in Connecting Tubules.

BACKGROUND/AIMS: Thiazolidinediones (TZDs, like rosiglitazone (RGZ)) are peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) agonists used to treat type 2 diabetes. Clinical limitations include TZD-induced fluid retention and body weight (BW) increase, which are inhibited by amiloride, an epithelial-sodium channel (ENaC) blocker. RGZ-induced fluid retention is maintained in mice with αENaC knockdown in the collecting duct (CD). Since ENaC in the connecting tubule (CNT) rather than in CD appears to be critical for normal NaCl retention, we aimed to further explore the role of ENaC in CNT in RGZ-induced fluid retention. METHODS: Mice with conditional inactivation of αENaC in both CNT and CD were used (αENaC lox/lox AQP2-Cre; 'αENaC-CNT/CD-KO') and compared with littermate controls (αENaC lox/lox mice; 'WT'). BW was monitored and total body water (TBW) and extracellular fluid volume (ECF) were determined by bioelectrical impedance spectroscopy (BIS) before and after RGZ (320 mg/kg diet for 10 days). RESULTS: On regular NaCl diet, αENaC-CNT/CD-KO had normal BW, TBW, ECF, hematocrit, and plasma Na(+), K(+), and creatinine, associated with an increase in plasma aldosterone compared with WT. Challenging αENaC-CNT/CD-KO with a low NaCl diet unmasked impaired NaCl and K homeostasis, consistent with effective knockdown of αENaC. In WT, RGZ increased BW (+6.1%), TBW (+8.4%) and ECF (+10%), consistent with fluid retention. These changes were significantly attenuated in αENaC-CNT/CD-KO (+3.4, 1.3, and 4.3%). CONCLUSION: Together with the previous studies, the current results are consistent with a role of αENaC in CNT in RGZ-induced fluid retention, which dovetails with the physiological relevance of ENaC in this segment. © 2014 S. Karger AG, Basel.

alphaENaC-mediated lithium absorption promotes nephrogenic diabetes insipidus.

Lithium-induced nephrogenic diabetes insipidus (NDI) is accompanied by polyuria, downregulation of aquaporin 2 (AQP2), and cellular remodeling of the collecting duct (CD). The amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC) is a likely candidate for lithium entry. Here, we subjected transgenic mice lacking αENaC specifically in the CD (knockout [KO] mice) and littermate controls to chronic lithium treatment. In contrast to control mice, KO mice did not markedly increase their water intake. Furthermore, KO mice did not demonstrate the polyuria and reduction in urine osmolality induced by lithium treatment in the control mice. Lithium treatment reduced AQP2 protein levels in the cortex/outer medulla and inner medulla (IM) of control mice but only partially reduced AQP2 levels in the IM of KO mice. Furthermore, lithium induced expression of H(+)-ATPase in the IM of control mice but not KO mice. In conclusion, the absence of functional ENaC in the CD protects mice from lithium-induced NDI. These data support the hypothesis that ENaC-mediated lithium entry into the CD principal cells contributes to the pathogenesis of lithium-induced NDI.

Génération d'une souris dépourvue du gène VIT32 de manière conditionnelle: étude du phénotype rénal chez les souris dépourvues de RGS2

Résumé Dans le rein, la vasopressine possède un rôle essentiel dans la régulation fine du transport d'eau et participe au contrôle de la réabsorption du sodium. Cette action est conduite par l'activation du récepteur à la vasopressine V2R situé dans l'anse de Henle, dans le tubule connecteur et dans le canal collecteur du néphron des rongeurs et conduit à la formation d'AMPc entraînant un mécanisme d'action caractérisé par deux phases distinctes. Le premier effet de la vasopressine est non génomique et a lieu rapidement après l'activation du récepteur, la deuxième phase est plus tardive et possède la caractéristique de moduler la transcription d'un réseau de gènes. Parmi ces gènes, plusieurs sont directement impliqués dans le transport d'eau et de sodium, comme l'Aqp2 et 3, ENaC et la Na,K-ATPase. L'identification des effets de la voie de signalisation de la vasopressine représente un point crucial pour la compréhension des mécanismes moléculaires de la réabsorption de l'eau et du sodium dans le néphron. L'analyse en série de l'expression de gènes (SAGE) réalisée en 2001 dans notre laboratoire a permis de caractériser le transcriptome dépendant de la vasopressine dans la lignée cellulaire mpkCCDc14,a dérivée du canal collecteur cortical (CCD) de souris. Deux des transcrits induits par la vasopressine (VIT) ont fait l'objet des études de ce travail de thèse. Le premier est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) qui code pour une protéine ne possédant aucune homologie avec des domaines protéiques dont la fonction est connue. Dans le système d'expression de l'ovocyte de Xenopus laevis, VIT32 induit la maturation des ovocytes et diminue le courant sensible à l'amiloride de manière dépendante de la voie des MAPK. Dans les mpkCCDc14, l'inhibition de la voie des MAPK diminue le courant sodique en diminuant l'activité de la Na,K-ATPase, mais sans modifier le courant d'ENaC. Ainsi la voie de signalisation des MAPK peut avoir des cibles différentes suivant le système dans lequel elle est étudiée. C'est pourquoi nous avons décidé de poursuivre l'étude de VIT32 dans un contexte physiologique en créant une souris dépourvue du gène codant pour VIT32 de manière conditionnelle (conditional knockout). La première partie de cette thèse a donc consisté à générer cette souris. Le deuxième transcrit induit par la vasopressine qui a été étudié dans cette thèse est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, il a été montré que RGS2 inhibe des voies de signalisation dépendantes de récepteurs couplés à des protéines Gq et Gs. Dans notre étude, nous avons montré que dans le néphron de rein de souris, RGS2 est colocalisé avec V2R. In vivo, la vasopressine sécrétée lors d'une restriction en eau imposée à des souris augmente l'expression de RGS2. De plus, l'accumulation d'AMPc engendrée par l'action de la vasopressine sur les canaux collecteurs est significativement plus grande chez les souris dépourvues de RGS2 (rgs2 -/-). Cette induction de la signalisation de la vasopressine est corrélée à une augmentation de la réabsorption d'eau chez les souris rgs2 -/-. Ainsi RGS2 serait impliqué dans le rétrocontrôle négatif de la voie de signalisation de la vasopressine. Abstract In the kidney, vasopressin plays a key role in the control of water balance and participates in salt reabsorption. These actions are induced by the activation of V2 vasopressin receptor (V2R) located in the loop of Henle, in the connecting tubule and in the collecting duct leading to an increase in intracellular cAMP levels. The V2R-mediated vasopressin action elicits a rapid, non-genomic effect, during which water and salt reabsorption is rapidly increased and a late or genomic effect characterised by the long-term regulation of water and salt reabsorption through the transcriptional activation of a gene network that includes Aqp2, Aqp3, ENaC and Na,K-ATPase. Serial analysis of gene expression (SAGE) performed in 2001 in our laboratory characterised the vasopressin induced transcripts (VIT) in the mpkCCDc14 cell line. Two of them are studied in this thesis. The first one is VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) that encodes a protein that has no homology with any protein domain of known function. In the Xenopus laevis oocyte, VIT32 induces oocyte maturation and downregulates the ENaC amiloride sensitive current via the activation of the MAPK pathway. In mpkCCDc14 cell line, the MAPK pathway inhibition leads to a decrease of Na,K-ATPase activity without affecting ENaC current. Therefore, the MAPK pathway can act on different targets depending on the cellular context. Thus, we decided to investigate the function of VIT32 in its physiological environment by performing a conditional knockout mouse of VIT32. The first part of this thesis consisted in generating this mouse. The second studied vasopressin induced transcript is RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, RGS2 has been shown to inhibit Gq and Gs protein-coupled receptor pathway. In our study we show that RGS2 is co-localized with V2R in the mouse nephron. In vivo, vasopressin secreted during water restriction up-regulates RGS2 expression. Moreover, vasopressin-dependant accumulation of CAMP is significantly increased in the cortical collecting duct of RGS2 knockout mice. This increase is correlated with an increase in water reabsorption. RGS2 could be involved in the negative feedback regulation of V2R signalling. Résumé tout public Le corps humain est composé d'environ 60% d'eau répartie à l'intérieur et à l'extérieur des cellules de notre organisme. Les cellules, unités fondamentales du vivant, puisent l'oxygène et les nutriments indispensables à leur fonctionnement dans le liquide extracellulaire. La composition du milieu doit être constante, car les variations peuvent perturber considérablement et parfois fatalement la fonction des cellules. Ainsi les organismes pluricellulaires ont développé des mécanismes permettant de contrôler la constance du milieu extracellulaire afin de maintenir l'état d'équilibre nommé homéostasie. Le rein joue un rôle majeur dans cette homéostasie grâce à sa capacité de réabsorber l'eau et les solutés en fonction des besoins de l'organisme. Cette fonction du rein est régulée par différentes hormones comme la vasopressine, qui permet de contrôler la réabsorption fine de l'eau et des solutés. Dans leurs membranes, les cellules possèdent des récepteurs leur permettant de répondre aux signaux extracellulaires comme le sont entre autres les hormones. Ainsi les cellules sensibles à la vasopressine possèdent un récepteur nommé V2R qui permet d'intégrer les signaux de la vasopressine en déclenchant tout une cascade d'événements conduisant à une modification de l'expression de certaines protéines impliquées directement ou non dans la réabsorption de l'eau et des solutés. Une étude précédente élaborée au sein de notre laboratoire a permis de répertorier les protéines dont l'expression est augmentée par de la vasopressine. Deux de ces protéines ont fait l'objet des études de cette thèse. La première protéine induite par la vasopressine est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32). Cette protéine est entre autres impliquée dans la réabsorption du sodium, mais la fonction précise de VIT32 dans ce transport n'a pas pu être déterminée. Une des approches possibles pour l'étude de la fonction d'une protéine est de supprimer son expression chez la souris et d'étudier les conséquences de son absence. Ces souris sont appelées des souris knockout, puisque la protéine en question ne peut plus agir. La première partie de cette thèse a donc consisté à générer une souris dépourvue du gène de VIT32. La deuxième protéine étudiée est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). Cette protéine inhibe certaines voies de signalisation activées par différentes hormones. Dans cette partie du travail de thèse, nous avons pu mettre en évidence que RGS2 agit comme un inhibiteur de la voie de signalisation de la vasopressine. En modifiant cette signalisation, RGS2 serait donc un médiateur du contrôle de la réabsorption d'eau dans les cellules du rein sensibles à la vasopressine.

Caractérisation et étude d'un élément régulateur du gène codant pour le récepteur à la vasopressine de type 2

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, France

Analyse fonctionnelle de deux nouvelles mutations récessives de l’AQP2 impliquées dans le diabète insipide néphrogénique par expression dans les ovocytes de Xenopus laevis

Le diabète insipide néphrogénique (DIN) autosomal peut être causé par les mutations du gène codant pour le canal à eau aquaporine-2 (AQP2). Un modèle couramment utilisé pour l’étude des protéines membranaires telle l’AQP2 est l’expression hétérologue dans les ovocytes de Xenopus laevis. Malheureusement, les techniques déjà existantes de purification de membranes plasmiques sont soit trop longues, trop difficiles ou demandent trop de matériel, ne permettent pas l’analyse adéquate du ciblage des formes sauvage comme mutantes, un élément crucial de ce type d’étude. Nous avons donc dans un premier temps mis au point une technique rapide et efficace de purification de membranes plasmiques qui combine la digestion partielle de la membrane vitelline, sa polymérisation à la membrane plasmique suivi de centrifugations à basse vitesse pour récolter les membranes purifiées. Nous avons utilisé cette technique dans l’étude de deux nouveaux cas familiaux de patients hétérozygotes possédant les mutations V24A et R187C dans un cas et K228E et R187C dans le second cas. Pour chaque mutation, nous avons analysé autant les éléments de fonctionnalité que les paramètres d’expression des protéines mutantes. Les expériences de perméabilité membranaire démontrent que les ovocytes exprimant AQP2-V24A (Pf = 16.3 ± 3.5 x 10-4 cm/s, 10 ng) et AQP2- K228E (Pf = 19.9 ± 7.0 x 10-4 cm/s, 10 ng) ont des activités similaires à celle exprimant la forme native (Pf = 14.4 ± 5.5 x 10-4 cm/s, 1 ng), tandis que AQP2- R187C (Pf = 2.6 ± 0.6 x 10-4 cm/s, 10 ng) ne semble avoir aucune activité comme ce qui est observé chez les ovocytes non-injectés (Pf = 2.8 ± 1.0 x 10-4 cm/s). Les études de co-expression ont démontré un effet d’additivité lorsque AQP2-V24A et -K228E sont injectées avec la forme native et un effet s’apparentant à la dominance négative lorsque AQP2-R187C est injecté avec la forme native, avec AQP2-V24A ou avec –K228E. Les résultats obtenus par immunobuvardage représente bien ce qui a été démontré précédemment, on remarque la présence des mutations K228E, V24A et la forme sauvage à la membrane plasmique, contrairement à la mutation R187C. Cependant, lorsque les mutations sont exprimées dans des cellules mIMCD-3, il n’y a qu’une faible expression à la membrane de la forme –K228E et une absence totale des formes –V24A et –R187C à la membrane plasmique, contrairement à la forme native. Les résultats de nos études démontrent que tout dépendant du système d’expression les formes –K228E et –V24A peuvent être utiles dans l’étude des problèmes d’adressage à la membrane à l’aide de chaperonne chimique. De plus, la forme –R187C démontre des difficultés d’adressage qui devront être étudiées afin de mieux comprendre la synthèse des formes natives.

Effets du myo-inositol sur la perméabilité à l'eau d'ovocytes de Xenopus laevis exprimant les formes native et mutée D150E de l'aquaporine-2

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Caractérisation biochimique et fonctionnelle du mutant T179N de l’aquaporine-2 humaine

L’aquaporine-2 (AQP2) est le canal responsable de la réabsorption finale d’eau au niveau du tubule collecteur du rein. À la base, contenue dans des vésicules internes, l’AQP2 est acheminée à la membrane apicale des cellules principales du tubule collecteur suite à une stimulation par l’hormone antidiurétique (ADH). L’incapacité à accomplir cette fonction entraîne le diabète insipide néphrogénique (DIN), une maladie caractérisée par l’inhabileté du rein à concentrer l’urine, entraînant une production de volumes urinaires élevés. Alors que les mutations récessives génèrent des protéines mal structurées et incapables de former des tétramères, les mutations dominantes sont capables de s’associer à leurs homologues sauvages, engendrant ainsi un DIN même chez les patients hétérozygotes. Ce mémoire présente l’analyse biochimique et fonctionnelle d’une nouvelle mutation naturelle de l’AQP2, la mutation T179N, aussi responsable du DIN. Cette dernière est particulièrement intéressante de par son génotype qui implique un caractère dominant, et sa position extracellulaire habituellement réservée aux mutations récessives. Les études comparatives de T179N à deux modèles de mutation récessive et dominante démontrent, tant en ovocytes de Xenopus laevis qu’en lignée cellulaire mpkCCDc14, le caractère récessif de cette nouvelle mutation. Les tests d’immunobuvardage de lysats d’ovocytes en membranes totales et membranes plasmiques purifiées ont révélé que seule la forme sauvage atteint la membrane plasmique alors que le mutant T179N est séquestré dans la cellule. En accord avec ce résultat, les analyses de perméabilité fonctionnelle démontrent aussi une absence d’activité pour T179N. En cellule mpkCCDc14, le mutant T179N exprimé seul n’atteint pas la membrane plasmique suite à l’action de la forskoline, contrairement à la forme sauvage. Cependant, ce mutant peut s’associer à son homologue sauvage en coexpression tant dans les ovocytes qu’en lignée mpkCCDc14 sans toutefois engendrer l’effet typique de dominance négative. En fait, dans ce contexte de coexpression, on remarque une augmentation de la Pf de 83±7 % et une récupération d’adressage à la membrane plasmique en cellule (immunofluorescence). En conclusion, T179N serait un mutant récessif fonctionnellement récupérable lorsqu’en présence de l’AQP2 sauvage.

N-acetylcysteine protects against renal injury following bilateral ureteral obstruction

Background. Obstructive nephropathy decreases renal blood flow (RBF) and glomerular filtration rate (GFR), causing tubular abnormalities, such as urinary concentrating defect, as well as increasing oxidative stress. This study aimed to evaluate the effects of N-acetylcysteine (NAC) on renal function, as well as on the protein expression of aquaporin 2 (AQP2) and endothelial nitric oxide synthase (eNOS), after the relief of bilateral ureteral obstruction (BUO). Methods. Adult male Wistar rats were divided into four groups: sham (sham operated); sham operated + 440 mg/kg body weight (BW) of NAC daily in drinking water, started 2 days before and maintained until 48 h after the surgery; BUO (24-h BUO only); BUO + NAC-pre (24-h BUO plus 440 mg/kg BW of NAC daily in drinking water started 2 days before BUO); and BUO + NAC-post (24-h BUO plus 440 mg/kg BW of NAC daily in drinking water started on the day of BUO relief). Experiments were conducted 48 h after BUO relief. Results. Serum levels of thiobarbituric reactive substances, which are markers of lipid peroxidation, were significantly lower in NAC-treated rats than in the BUO group rats. The administration of NAC provided significant protection against post-BUO GFR drops and reductions in RBF. Renal cortices and BUO rats presented decreased eNOS protein expression of eNOS in the renal cortex of BUO group rats, whereas it was partially recovered in BUO + NAC-pre group rats. Urine osmolality was significantly lower in BUO rats than in sham group rats or NAC-treated rats, the last also presenting less interstitial fibrosis. Post-BUO downregulation of AQP2 protein expression was averted in the BUO + NAC-pre group rats. Conclusions. This study demonstrates that NAC administration ameliorates the renal function impairment observed 48 h after the relief of 24-h BUO. Oxidative stress is important for the suppression of GFR, RBF, tissue AQP2 and eNOS in the polyuric phase after the release of BUO.

Rosiglitazone prevents sirolimus-induced hypomagnesemia, hypokalemia, and downregulation of NKCC2 protein expression

Alexandre CS, Braganca AC, Shimizu MH, Sanches TR, Fortes MA, Giorgi RR, Andrade L, Seguro AC. Rosiglitazone prevents sirolimus-induced hypomagnesemia, hypokalemia, and downregulation of NKCC2 protein expression. Am J Physiol Renal Physiol 297: F916-F922, 2009. First published August 5, 2009; doi:10.1152/ajprenal.90256.2008.-Sirolimus, an antiproliferative immunosuppressant, induces hypomagnesemia and hypokalemia. Rosiglitazone activates renal sodiumand water-reabsorptive pathways. We evaluated whether sirolimus induces renal wasting of magnesium and potassium, attempting to identify the tubule segments in which this occurs. We tested the hypothesis that reduced expression of the cotransporter NKCC2 forms the molecular basis of this effect and evaluated the possible association between increased urinary excretion of magnesium and renal expression of the epithelial Mg(2+) channel TRPM6. We then analyzed whether rosiglitazone attenuates these sirolimus-induced tubular effects. Wistar rats were treated for 14 days with sirolimus (3 mg/kg body wt in drinking water), with or without rosiglitazone (92 mg/kg body wt in food). Protein abundance of NKCC2, aquaporin2 (AQP2), and TRPM6 was assessed using immunoblotting. Sirolimus-treated animals presented no change in glomerular filtration rate, although there were marked decreases in plasma potassium and magnesium. Sirolimus treatment reduced expression of NKCC2, and this was accompanied by greater urinary excretion of sodium, potassium, and magnesium. In sirolimus-treated animals, AQP2 expression was reduced. Expression of TRPM6 was increased, which might represent a direct stimulatory effect of sirolimus or a compensatory response. The finding that rosiglitazone prevented or attenuated all sirolimus-induced renal tubular defects has potential clinical implications.

Aquaporin 2 expression increased by glucagon in normal rat inner medullary collecting ducts

Yano Y, Cesar KR, Araujo M, Rodrigues Jr. AC, Andrade LC, Magaldi AJ. Aquaporin 2 expression increased by glucagon in normal rat inner medullary collecting ducts. Am J Physiol Renal Physiol 296: F54-F59, 2009. First published October 1, 2008; doi: 10.1152/ajprenal.90367.2008.-It is well known that Glucagon (Gl) is released after a high protein diet and participates in water excretion by the kidney, principally after a protein meal. To study this effect in in vitro perfused inner medullary collecting ducts (IMCD), the osmotic water permeability (Pf; mu m/s) at 37 degrees C and pH 7.4 in normal rat IMCDs (n = 36) perfused with Ringer/HCO(3) was determined. Gl (10(-7) M) in absence of Vasopressin (AVP) enhanced the Pf from 4.38 +/- 1.40 to 11.16 +/- 1.44 mu m/s (P < 0.01). Adding 10(-8), 10(-7), and 10(-6) M Gl, the Pf responded in a dose-dependent manner. The protein kinase A inhibitor H8 blocked the Gl effect. The specific Gl inhibitor, des-His(1)-[Glu(9)] glucagon (10(-7) M), blocked the Gl-stimulated Pf but not the AVP-stimulated Pf. There occurred a partial additional effect between Gl and AVP. The cAMP level was enhanced from the control 1.24 +/- 0.39 to 59.70 +/- 15.18 fm/mg prot after Gl 10(-7) M in an IMCD cell suspension. The immunoblotting studies indicated an increase in AQP2 protein abundance of 27% (cont 100.0 +/- 3.9 vs. Gl 127.53; P = 0.0035) in membrane fractions extracted from IMCD tubule suspension, incubated with 10(-6) M Gl. Our data showed that 1) Gl increased water absorption in a dose-dependent manner; 2) the anti-Gl blocked the action of Gl but not the action of AVP; 3) Gl stimulated the cAMP generation; 4) Gl increased the AQP2 water channel protein expression, leading us to conclude that Gl controls water absorption by utilizing a Gl receptor, rather than a AVP receptor, increasing the AQP2 protein expression.

Immunolocalization of aquaporins 1, 2 and 7 in rete testis, efferent ducts, epididymis and vas deferens of adult dog

The transepithelial movement of water into the male reproductive tract is an essential process for normal male fertility. Protein water channels, referred to as aquaporins (AQPs), are involved in increasing the osmotic permeability of membranes. This study has examined the expression of AQP1, AQP2, and AQP7 in epithelial cells in adult dog efferent ducts, epididymis, and vas deferens. Samples of dog male reproductive tract comprising fragments of the testis, initial segment, caput, corpus and cauda epididymidis, and vas deferens were investigated by immunohistochemistry and Western blotting procedures to show the localization and distribution of the AQPs. AQP1 was noted in rete testis, in efferent ducts, and in vessels in the intertubular space, suggesting that AQP1 participated in the absorption of the large amount of testicular fluid occurring characteristically in the efferent ducts. AQP2 expression was found in the rete testis, efferent ducts and epididymis, whereas AQP7 was expressed in the epithelium of the proximal regions of the epididymis and in the vas deferens. This is the first time that AQP2 and AQP7 have been observed in these regions of mammalian excurrent ducts, but their functional role in the dog male reproductive tract remains unknown. Investigations of AQP biology could be relevant for clinical studies of the male reproductive tract and to technologies for assisted procreation.

Sildenafil reduces polyuria in rats with lithium-induced NDI

Sanches TR, Volpini RA, Massola Shimizu MH, de Bragan a AC, Oshiro-Monreal F, Seguro AC, Andrade L. Sildenafil reduces polyuria in rats with lithium-induced NDI. Am J Physiol Renal Physiol 302: F216-F225, 2012. First published October 12, 2011; doi:10.1152/ajprenal.00439.2010.-Lithium (Li)-treated patients often develop urinary concentrating defect and polyuria, a condition known as nephrogenic diabetes insipidus (NDI). In a rat model of Li-induced NDI, we studied the effect that sildenafil (Sil), a phosphodiesterase 5 (PDE5) inhibitor, has on renal expression of aquaporin-2 (AQP2), urea transporter UT-A1, Na(+)/H(+) exchanger 3 (NHE3), Na(+)-K(+)-2Cl(-) cotransporter (NKCC2), epithelial Na channel (ENaC; alpha-, beta-, and gamma-subunits), endothelial nitric oxide synthase (eNOS), and inducible nitric oxide synthase. We also evaluated cGMP levels in medullary collecting duct cells in suspension. For 4 wk, Wistar rats received Li (40 mmol/kg food) or no treatment (control), some receiving, in weeks 2-4, Sil (200 mg/kg food) or Li and Sil (Li+Sil). In Li+Sil rats, urine output and free water clearance were markedly lower, whereas urinary osmolality was higher, than in Li rats. The cGMP levels in the suspensions of medullary collecting duct cells were markedly higher in the Li+Sil and Sil groups than in the control and Li groups. Semiquantitative immunoblotting revealed the following: in Li+Sil rats, AQP2 expression was partially normalized, whereas that of UT-A1, gamma-ENaC, and eNOS was completely normalized; and expression of NKCC2 and NHE3 was significantly higher in Li rats than in controls. Inulin clearance was normal in all groups. Mean arterial pressure and plasma arginine vasopressin did not differ among the groups. Sil completely reversed the Li-induced increase in renal vascular resistance. We conclude that, in experimental Li-induced NDI, Sil reduces polyuria, increases urinary osmolality, and decreases free water clearance via upregulation of renal AQP2 and UT-A1.