TRPV4 Contributes to Resting Membrane Potential in Retinal Müller Cells: Implications in Cell Volume Regulation

Neural activity alters osmotic gradients favoring cell swelling in retinal Müller cells. This swelling is followed by a regulatory volume decrease (RVD), partially mediated by an efflux of KCl and water. The transient receptor potential channel 4 (TRPV4), a nonselective calcium channel, has been proposed as a candidate for mediating intracellular Ca2+ elevation induced by swelling. We previously demonstrated in a human Müller cell line (MIO-M1) that RVD strongly depends on ion channel activation and, consequently, on membrane potential (Vm ). The aim of this study was to investigate if Ca2+ influx via TRPV4 contributes to RVD by modifying intracellular Ca2+ concentration and/or modulating Vm in MIO-M1 cells. Cell volume, intracellular Ca2+ levels, and Vm changes were evaluated using fluorescent probes. Results showed that MIO-M1 cells express functional TRPV4 which determines the resting Vmassociated with K+ channels. Swelling-induced increases in Ca2+ levels was due to both Ca2+ release from intracellular stores and Ca2+ influx by a pathway alternative to TRPV4. TRPV4 blockage affected swelling-induced biphasic response (depolarization-repolarization), suggesting its participation in modulating Vm changes during RVD. Agonist stimulation of Ca2+ influx via TRPV4 activated K+ channels hyperpolarizing Vm and accelerating RVD. We propose that TRPV4 forms a signaling complex with Ca2+ and/or voltage-dependent K+ channels to define resting Vm and Vm changes during RVD. TRPV4 involvement in RVD depends on the type of stimuli and/or degree of channel activation, leading to a maximum RVD response when Ca2+ influx overcomes a threshold and activates further signaling pathways in cell volume regulation.Fil: Netti, Vanina Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Fernández, Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Kalstein, Maia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Pizzoni, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Di Giusto, Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Rivarola, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Ford, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Capurro, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; Argentin

Aquaporin-4 facilitates cell proliferation in retinal müller cells: implications in neuromyelitis optica

Müller cells are involved in controlling extracellular homeostasis in the retina, regulating cell swelling by a regulatory volume decrease (RVD) mechanism that depends on the efflux of solutes and water through Aquaporin-4 (AQP4). Müller cells are also important for retinal integrity, as they respond to injury by re-entering the cell cycle for tissue repair. Since AQP4 was reported to modulate cell volume during cell cycle progression and facilitate proliferation in astrocytes, the aim of this study was to evaluate, using the novel inhibitor TGN-020, if AQP4 was involved in human Müller cells? proliferation in physiological conditions. Considering that AQP4 is the target of autoantibody IgG-NMO present in the sera of patients with Neuromyelitis Optica (NMO), we also evaluated if cell proliferation was altered in the presence of IgG-NMO. MIO-M1 human Müller cells were exposed to 100 nM TNG-020 or vehicle or to 1/50 dilution of IgG-NMO positive or control sera. Cell volume (videomicroscopy) and cell proliferation (cell count, cell cycle analysis by flow cytometry and BrdU incorporation by immunofluorescence) were measured. AQP4 inhibition with TGN-020 reduced osmotic water permeability (Pf, µm/s) from 20.3±1.2 to 12.2±0.4 (n=5, p<0.001) and %RVD 15min from 54±4 to 17±3 (n=5, p<0.001). MIO-M1 cell proliferation was decreased by TGN-020 (doubling time in hours, control vs. TGN-020: 31±1 vs. 40±3, n=4, p<0.05) without affecting cell viability. TGN-020 also increased the % of cells in G1/G0 phase, decreased the S phase of cell cycle and reduced BrdU incorporation by 20%. IgG-NMO positive sera decreased AQP4 plasma membrane expression in MIO-M1 cells, reducing Pf from 22.4±1.5 to 15.9±0.6 µm/s (n=6, p<0.001) and %RVD 15min from 66±5 to 48±4 (n=6, p<0.005), as well as cell proliferation (doubling time in hours, control vs. IgG-NMO: 59±5 vs. 86±4, n=3, p<0.05) in comparison to control sera. We propose that inhibition or removal of AQP4 from the plasma membrane reduces AQP4-mediated water permeability altering cell proliferation. This is of particular importance in NMO, as the decreased ability of Müller cells to proliferate may affect retinal tissue repair.Fil: Netti, Vanina Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: White, Alan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Di Giusto, Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Fernández, Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Ford, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Echevarría, Miriam. Universidad de Sevilla; EspañaFil: Capurro, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaReunión Anual de la Sociedad Argentina de FisiologíaRosarioArgentinaSociedad Argentina de Fisiologi

Covid-19 y el uso de herramientas virtuales: el desafío de enseñar y aprender viviendo en pandemia

Debido a la emergencia sanitaria por COVID-19 la UBA suspendió las clases presenciales. Sin embargo, la UA1 del Departamento de Fisiología y Biofísica, Facultad de Medicina, garantizó, desde el comienzo de la pandemia hasta la actualidad, el dictado de clases virtuales. Transcurrido un año decidimos investigar cómo nos adaptamos al método de enseñanza virtual. El objetivo del trabajo consistió en relevar las experiencias de docentes y alumnos en torno a las herramientas virtuales utilizadas para el dictado de trabajos prácticos de Fisiología Renal y de la Sangre durante el primer cuatrimestre 2021. El relevamiento de datos se realizó mediante Google Forms. Se crearon dos encuestas anónimas, una dirigida al plantel docente (n=65) y otra dirigida a alumnos (n=1207). Del total de encuestados respondieron 40 docentes (62%) y 448 alumnos (37%). Las herramientas virtuales utilizadas en mayor porcentaje fueron: para los encuentros sincrónicos Google Meet (80%); para el seguimiento de la cursada Google Classroom (98%) y WhatsApp (50%); para la resolución de la guía de actividades Google Docs (88%), pizarras dinámicas (62%) y encuentros adicionales (60%). El 82% de alumnos informó que las herramientas utilizadas fueron útiles para la comprensión y el seguimiento de la materia. La percepción del efecto anímico frente a la modalidad virtual fue neutra (41%), negativa (37%) y positiva (22%). El 73% de docentes reportó que invirtió más tiempo en la enseñanza virtual que en la presencial. En conclusión, aunque la enseñanza virtual implicó un mayor esfuerzo docente, los alumnos resultaron conformes con la cursada; demostrando que el uso de estas herramientas resultó beneficioso en el contexto actual. Sin embargo, una posible opción mixta (seminarios virtuales y prácticos presenciales) predomina entre los encuestados, lo que nos motiva a continuar investigando el impacto a futuro del uso de herramientas virtuales en estas nuevas modalidades de enseñanza-aprendizaje.Fil: Rivera, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Cátedra de Fisiologia; ArgentinaFil: Majul Conte Grand, María Victoria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Cátedra de Fisiologia; ArgentinaFil: García, C. G.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Cátedra de Fisiologia; ArgentinaFil: Marzilli Cesar, Franco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Cátedra de Fisiologia; ArgentinaFil: Di Giusto, Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaVI Encuentro de Docentes de Fisiología y Física BiológicaArgentinaSociedad Argentina de Fisiologí

AQP2 can modulate the pattern of Ca 2+ transients induced by store-operated Ca 2+ entry under TRPV4 activation

There is increasing evidence indicating that aquaporins (AQPs) exert an influence in cell signaling by the interplay with the TRPV4 Ca2+ channel. Ca2+ release from intracellular stores and plasma membrane hyperpolarization due to opening of Ca2+ -activated potassium channels (KCa) are events that have been proposed to take place downstream of TRPV4 activation. A major mechanism for Ca2+ entry, activated after depletion of intracellular Ca2+ stores and driven by electrochemical forces, is the store-operated Ca2+ entry (SOCE). The consequences of the interplay between TRPV4 and AQPs on SOCE have not been yet investigated. The aim of our study was to test the hypothesis that AQP2 can modulate SOCE by facilitating the interaction of TRPV4 with KCa channels in renal cells. Using fluorescent probe techniques, we studied intracellular Ca2+ concentration and membrane potential in response to activation of TRPV4 in two rat cortical collecting duct cell lines (RCCD1 ), one not expressing AQPs (WT-RCCD1 ) and the other transfected with AQP2 (AQP2-RCCD1 ). We found that AQP2 co-immunoprecipitates with TRPV4 and with the small-conductance potassium channel (SK3). We also showed that AQP2 is crucial for the activation of SK3 by TRPV4, leading to hyperpolarization of the plasma membrane. This seems to be relevant to modulate the magnitude of SOCE and is accompanied by TRPV4 translocation to the plasma membrane only in AQP2 expressing cells. These findings open the perspective to further investigate whether the interplay between different AQPs with TRPV4 and KCa channels can be an important mechanism to modulate SOCE with physiological relevance.Fil: Pizzoni, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: López González, Macarena. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Di Giusto, Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Rivarola, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Capurro, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Ford, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; Argentin

NMO-IgG Present in Neuromyelitis Optica Patients Sera Affects AQP4 Expression and Water Permeability of Astrocytes Plasma Membrane

NMO-IgG autoantibody selectively binds to Aquaporin-4 (AQP4), the most abundant water channel in the central nervous system, and is now considered an useful serum biomarker of neuromyelitis optica (NMO). A series of clinical and pathological observations suggest that NMO-IgG may play a central role in NMO physiopathology. In the current study we evaluated, in well-differentiated astrocytes cultures, the consequences of NMO-IgG binding on the expression pattern of AQP4 and on plasma membrane water permeability. To avoid or to facilitate AQP4 down-regulation cells were exposed to inactivated sera in two different situations (1 hour at 4°C or 12 hours at 37°C). AQP4 expression was detected by immunofluorescence studies, using a polyclonal anti-AQP4 or a human anti-IgG antibody and the water permeability coefficient was evaluated by a videomicroscopy technique. Our results showed that at low temperatures, cell exposure to either control or NMO-IgG sera does not affect neither AQP4 expression nor plasma membrane water permeability, indicating that the simple binding of NMO-IgG does not affect the water channel´s activity. However, at 37 °C, long-term exposure to NMO-IgG induced a loss of human IgG signal from the plasma membrane along with M1-AQP4 isoform removal and a significant reduction of water permeability. These results suggest that binding of NMO-IgG to cell membranes expressing AQP4 is a specific mechanism that may account for at least part of the pathogenic process.Fil: Melamud, Luciana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro Universitario de Neurologia "dr. Jose Maria Ramos Mejia".; ArgentinaFil: Fernandez, Juan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Rivarola, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Di Giusto, Gisela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ford, Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Villa, Andres. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro Universitario de Neurologia "dr. Jose Maria Ramos Mejia".; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Capurro, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; Argentin

Cell volume regulation in cultured human retinal Müller cells is associated with changes in transmembrane potential.

Müller cells are mainly involved in controlling extracellular homeostasis in the retina, where intense neural activity alters ion concentrations and osmotic gradients, thus favoring cell swelling. This increase in cell volume is followed by a regulatory volume decrease response (RVD), which is known to be partially mediated by the activation of K(+) and anion channels. However, the precise mechanisms underlying osmotic swelling and subsequent cell volume regulation in Müller cells have been evaluated by only a few studies. Although the activation of ion channels during the RVD response may alter transmembrane potential (Vm), no studies have actually addressed this issue in Müller cells. The aim of the present work is to evaluate RVD using a retinal Müller cell line (MIO-M1) under different extracellular ionic conditions, and to study a possible association between RVD and changes in Vm. Cell volume and Vm changes were evaluated using fluorescent probe techniques and a mathematical model. Results show that cell swelling and subsequent RVD were accompanied by Vm depolarization followed by repolarization. This response depended on the composition of extracellular media. Cells exposed to a hypoosmotic solution with reduced ionic strength underwent maximum RVD and had a larger repolarization. Both of these responses were reduced by K(+) or Cl(-) channel blockers. In contrast, cells facing a hypoosmotic solution with the same ionic strength as the isoosmotic solution showed a lower RVD and a smaller repolarization and were not affected by blockers. Together, experimental and simulated data led us to propose that the efficiency of the RVD process in Müller glia depends not only on the activation of ion channels, but is also strongly modulated by concurrent changes in the membrane potential. The relationship between ionic fluxes, changes in ion permeabilities and ion concentrations -all leading to changes in Vm- define the success of RVD

Aquaporin-2 and Na+/H+ exchanger isoform 1 modulate the efficiency of renal cell migration

Aquaporin-2 (AQP2) promotes renal cell migration by the modulation of integrin β1 trafficking and the turnover of focal adhesions. The aim of this study was to investigate whether AQP2 also works in cooperation with Na+/H+ exchanger isoform 1 (NHE1), another well-known protein involved in the regulation of cell migration. Our results showed that the lamellipodia of AQP2-expressing cells exhibit significantly smaller volumes and areas of focal adhesions and more alkaline intracellular pH due to increased NHE1 activity than AQP2-null cells. The blockage of AQP2, or its physically-associated calcium channel TRPV4, significantly reduced lamellipodia NHE1 activity. NHE1 blockage significantly reduced the rate of cell migration, the number of lamellipodia, and the assembly of F-actin only in AQP2-expressing cells. Our data suggest that AQP2 modulates the activity of NHE1 through its calcium channel partner TRPV4, thereby determining pH-dependent actin polymerization, providing mechanical stability to delineate lamellipodia structure and defining the efficiency of cell migration.Fil: Di Giusto, Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Pizzoni, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Rivarola, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Beltramone, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: White, Alan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Ford, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Capurro, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentin

Aquaporin 2-increased renal cell proliferation is associated with cell volume regulation

We have previously demonstrated that in renal cortical collecting duct cells (RCCD1) the expression of the water channel Aquaporin 2 (AQP2) raises the rate of cell proliferation. In this study, we investigated the mechanisms involved in this process, focusing on the putative link between AQP2 expression, cell volume changes, and regulatory volume decrease activity (RVD). Two renal cell lines were used: WT‐RCCD1 (not expressing aquaporins) and AQP2‐RCCD1 (transfected with AQP2). Our results showed that when most RCCD1 cells are in the G1‐phase (unsynchronized), the blockage of barium‐sensitive K+ channels implicated in rapid RVD inhibits cell proliferation only in AQP2‐RCCD1 cells. Though cells in the S‐phase (synchronized) had a remarkable increase in size, this enhancement was higher and was accompanied by a significant down‐regulation in the rapid RVD response only in AQP2‐RCCD1 cells. This decrease in the RVD activity did not correlate with changes in AQP2 function or expression, demonstrating that AQP2—besides increasing water permeability—would play some other role. These observations together with evidence implying a cell‐sizing mechanism that shortens the cell cycle of large cells, let us to propose that during nutrient uptake, in early G1, volume tends to increase but it may be efficiently regulated by an AQP2‐dependent mechanism, inducing the rapid activation of RVD channels. This mechanism would be down‐regulated when volume needs to be increased in order to proceed into the S‐phase. Therefore, during cell cycle, a coordinated modulation of the RVD activity may contribute to accelerate proliferation of cells expressing AQP2.Fil: Di Giusto, Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Flamenco, María del Pilar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Rivarola, Valeria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas; ArgentinaFil: Fernández, Juan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Melamud, Luciana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Ford, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; ArgentinaFil: Capurro, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Biomembranas; Argentin

Aquaporin-4 Removal from the Plasma Membrane of Human Müller Cells by AQP4-IgG from Patients with Neuromyelitis Optica Induces Changes in Cell Volume Homeostasis: the First Step of Retinal Injury?

Aquaporin-4 (AQP4) is the target of the specific immunoglobulin G autoantibody (AQP4-IgG) produced in patients with neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD). Previous studies demonstrated that AQP4-IgG binding to astrocytic AQP4 leads to cell-destructive lesions. However, the early physiopathological events in Müller cells in the retina are poorly understood. Here, we investigated the consequences of AQP4-IgG binding to AQP4 of Müller cells, previous to the inflammatory response, on two of AQP4’s key functions, cell volume regulation response (RVD) and cell proliferation, a process closely associated with changes in cell volume. Experiments were performed in a human retinal Müller cell line (MIO-M1) exposed to complement-inactivated sera from healthy volunteers or AQP4-IgG positive NMOSD patients. We evaluated AQP4 expression (immunofluorescence and western blot), water permeability coefficient, RVD, intracellular calcium levels and membrane potential changes during hypotonic shock (fluorescence videomicroscopy) and cell proliferation (cell count and BrdU incorporation). Our results showed that AQP4-IgG binding to AQP4 induces its partial internalization, leading to the decrease of the plasma membrane water permeability, a reduction of swelling-induced increase of intracellular calcium levels and the impairment of RVD in Müller cells. The loss of AQP4 from the plasma membrane induced by AQP4-IgG positive sera delayed Müller cells’ proliferation rate. We propose that Müller cell dysfunction after AQP4 removal from the plasma membrane by AQP4-IgG binding could be a non-inflammatory mechanism of retinal injury in vivo, altering cell volume homeostasis and cell proliferation and consequently, contributing to the physiopathology of NMOSD.This study was supported by grants from the University of Buenos Aires (UBA-SECYT, 20020130100682BA, 2018–2021, Argentina) to Claudia Capurro; the Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT 2019–01707, Argentina) to Claudia Capurro and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, co-financed by the Carlos III Health Institute (ISCIII) and European Regional Development Fund (FEDER, PI16/00493) to Miriam Echevarría

Na+/H+ exchanger isoform 1 activity in AQP2-expressing cells can be either proliferative or anti-proliferative depending on extracellular pH

We have previously shown in renal cells that expression of the water channel Aquaporin-2 increases cell proliferation by a regulatory volume mechanism involving Na+/H+ exchanger isoform 2. Here, we investigated if Aquaporin-2 (AQP2) also modulates Na+/H+ exchanger isoform 1-dependent cell proliferation. We use two AQP2-expressing cortical collecting duct models: one constitutive (WT or AQP2-transfected RCCD1 cell line) and one inducible (control or vasopressin-induced mpkCCDc14 cell line). We found that Aquaporin-2 modifies Na+/H+ exchanger isoform 1 (NHE1) contribution to cell proliferation. In Aquaporin-2-expressing cells, Na+/H+ exchanger isoform 1 is anti-proliferative at physiological pH. In acid media, Na+/H+ exchanger isoform 1 contribution turned from anti-proliferative to proliferative only in AQP2-expressing cells. We also found that, in AQP2-expressing cells, NHE1-dependent proliferation changes parallel changes in stress fiber levels: at pH 7.4, Na+/H+ exchanger isoform 1 would favor stress fiber disassembly and, under acidosis, NHE1 would favor stress fiber assembly. Moreover, we found that Na+/H+ exchanger-dependent effects on proliferation linked to Aquaporin-2 relied on Transient Receptor Potential Subfamily V calcium channel activity. In conclusion, our data show that, in collecting duct cells, the water channel Aquaporin-2 modulates NHE1-dependent cell proliferation. In AQP2-expressing cells, at physiological pH, the Na+/H+ exchanger isoform 1 function is anti-proliferative and, at acidic pH, Na+/H+ exchanger isoform 1 function is proliferative. We propose that Na+/H+ exchanger isoform 1 modulates proliferation through an interplay with stress fiber formation.Fil: Mazzocchi, Marina Antonella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Di Giusto, Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Porta, Micaela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Pizzoni, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Beltramone, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Ford, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Capurro, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Rivarola, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentin