PAC 1 Receptor Activation by PACAP-38 Mediates Ca 2؉ Release from a cAMP-dependent Pool in Human Fetal Adrenal Gland Chromaffin Cells* Downloaded from

International audiencePrevious studies have shown that human fetal adre-nal gland from 17-to 20-week-old fetuses expressed pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) receptors, which were localized on chromaf-fin cells. The aim of the present study was to identify PACAP receptor isoforms and to determine whether PACAP can affect intracellular calcium concentration ([Ca 2؉ ] i) and catecholamine secretion. Using primary cultures and specific stimulation of chromaffin cells, we demonstrate that PACAP-38 induced an increase in [Ca 2؉ ] i that was blocked by PACAP (6-38), was independent of external Ca 2؉ , and originated from thapsi-gargin-insensitive internal stores. The PACAP-triggered Ca 2؉ increase was not affected by inhibition of PLC␤ (preincubation with U-73122) or by pretreatment of cells with Xestospongin C, indicating that the inosi-tol 1,4,5-triphosphate-sensitive stores were not mobilized. However, forskolin (FSK), which raises cytosolic cAMP, induced an increase in Ca 2؉ similar to that recorded with PACAP-38. Blockage of PKA by H-89 or (R p)-cAMPS suppressed both PACAP-38 and FSK calcium responses. The effect of PACAP-38 was also abolished by emptying the caffeine/ryanodine-sensitive Ca 2؉ stores. Furthermore, treatment of cells with or-thovanadate (100 M) impaired Ca 2؉ reloading of PACAP-sensitive stores indicating that PACAP-38 can mobilize Ca 2؉ from secretory vesicles. Moreover, PACAP induced catecholamine secretion by chromaf-fin cells. It is concluded that PACAP-38, through the PAC 1 receptor, acts as a neurotransmitter in human fetal chromaffin cells inducing catecholamine secretion , through nonclassical, recently described, ryano-dine/caffeine-sensitive pools, involving a cAMP-and PKA-dependent phosphorylation mechanism. Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide is a 38-residue ␣-amidated neuropeptide (PACAP-38) 1 originally isolated from the ovine hypothalamus for its ability to stimulate cAMP formation in rat anterior pituitary cells. Processing of PACAP-38 can generate a 27-amino acid amidated peptide (PACAP-27) that exhibits 68% sequence identity with vasoac-tive intestinal polypeptide (VIP), thus identifying PACAP as a member of the VIP/secretin/glucagon superfamily of regulatory peptides (1, 2). The effects of PACAP are mediated through interaction with two types of high affinity receptors: type I receptors are selectively activated by PACAP, whereas type II receptors bind PACAP and VIP with similar affinity (3). Three isoforms of PACAP receptors have now been cloned and designated as PACAP-specific receptor I (PAC 1-R) (4, 5) and VIP/PACAP mutual receptors 1 and 2 (VPAC 1-R and VPAC 2-R) (6, 7). Both PAC 1-R (type 1 receptors) and VPAC 1-R/VPAC 2-R (type 2 receptors) belong to the seven-transmembrane domain, G-protein coupled receptor family, and are all positively coupled to adenylyl cyclase (2). Eight isoforms of PAC 1-R, resulting from alternative splicing, have been characterized to date. These variants display differential signal transduction properties with regard to adenylyl cyclase and phospholipase C (PLC) stimulation (1, 2). In addition to these classical signaling pathways , PACAP has been found to stimulate a Ca 2ϩ-calmodulin nitric oxide synthase (8) and mitogen-activated protein kinase activity (9). These various transduction mechanisms are involved in the neurotrophic activities exerted by PACAP (i.e. inhibition of apoptosis and stimulation of neurite outgrowth) during development (9-11). PACAP and its receptors are actively expressed in the adre-nal medulla (12-14). In particular, we have previously demonstrated the occurrence of PACAP-38 (15) and PACAP binding sites (16) in chromaffin cells from 16-to 20-week-old fetal human adrenal glands. Activation of these receptors by PACAP-38 causes stimulation of cAMP production and induces a modest increase in inositol 1,4,5-triphosphate (IP 3) formation (16), suggesting a role for the neuropeptide in the developin

Angiotensin II, a Neuropeptide at the Frontier between Endocrinology and Neuroscience: Is There a Link between the Angiotensin II Type 2 Receptor and Alzheimer’s Disease?

Amyloid-β peptide deposition, abnormal hyperphosphorylation of tau, as well as inflammation and vascular damage, are associated with the development of Alzheimer’s disease (AD). Angiotensin II (Ang II) is a peripheral hormone, as well as a neuropeptide, which binds two major receptors, namely the Ang II type 1 receptor (AT1R) and the type 2 receptor (AT2R). Activation of the AT2R counteracts most of the AT1R-mediated actions, promoting vasodilation, decreasing the expression of pro-inflammatory cytokines, both in the brain and in the cardiovascular system. There is evidence that treatment with AT1R blockers (ARBs) attenuates learning and memory deficits. Studies suggest that the therapeutic effects of ARBs may reflect this unopposed activation of the AT2R in addition to the inhibition of the AT1R. Within the context of AD, modulation of AT2R signaling could improve cognitive performance not only through its action on blood flow/brain microcirculation but also through more specific effects on neurons. This review summarizes the current state of knowledge and potential therapeutic relevance of central actions of this enigmatic receptor. In particular, we highlight the possibility that selective AT2R activation by non-peptide and highly selective agonists, acting on neuronal plasticity, could represent new pharmacological tools that may help improve impaired cognitive performance in AD and other neurological cognitive disorders

Presence of task-1 channel in the laryngeal mucosa in the newborn lamb

Nearly 40 potassium channels have been described in respiratory epithelial cells. Of these are found several members of the 4-transmembrane domain, 2-pore K(+) channel family (K2P family), namely Twik-1 and -2, Trek-1 and -2, Task-2, -3, and -4, Thik-1, and KCNK7. The aim of this study was to verify whether the Twik-related acid-sensitive K(+) channel, subtype 1 (Task-1) (also known as KCNK3), is present in the laryngeal mucosa in the newborn lamb. Through the use of immunohistochemistry and nested polymerase chain reaction (PCR) amplification, results indicate that Task-1 protein and mRNA are present in the laryngeal mucosa, in both the ciliated, pseudostratified columnar (respiratory) epithelium and the nonkeratinized, stratified squamous epithelium. The complete ovine Task-1 protein sequence showed high homology levels with previously reported mouse, bovine, and human Task-1 sequences. This includes a complete homology for the C-terminal amino acid sequence, which is mandatory for protein trafficking to the cell membrane. These results represent the first demonstration that Task-1, a pH-sensitive channel responsible for setting membrane potential, is present in the laryngeal mucosa of a newborn mammal

Rôle de la vasopressine et de l'ACTH dans le contôle de la croissance et de la fonction de la zona glomerulosa du rat femelle : études in vivo et in vitro

Lors d'expériences réalisées "In Vivo", une étude comparée montre qu'à doses équimolaires, la vasopressine présente des effets supérieurs à l'ACTH aussi bien sur la croissance que sur la fonction de la zona glomerulosa. Lors de traitements à court terme (variant de 1 à 12 heures), la vasopressine augmente les niveaux plasmatiques en aldostérone et corticostérone de 3.2 et 4.5 fois respectivement et l'ACTH de 2.3 et 1.2 fois. Après 8 jours de traitement, les niveaux plasmatiques en corticostéroïdes restent élevés après traitement à la vasopressine, alors que les traitements à l'ACTH ne produisent plus d'effet. La stimulation par la vasopressine semble présenter un caractère cyclique (maxima à 3 h, 48 h, 8 jours et minima à 12 h et 4 jours). Le parallélisme observé chez les animaux intacts entre la réponse sécrétoire et la réponse trophique (stimulation maximale d'aldostérone à 3 h suivie d'une stimulation mitotique maximale de 11 fois plus forte à 48 h) n'a pas été retrouvé chez les animaux hypophysectomisés. L'activité mitotique est complètement rétablie après 2 jours de traitement par la vasopressine, l'ACTH étant 3 fois moins efficace que la vasopressine. Si l 'ACTH est injectée simultanément à la vasopressine, il y a inhibition de l 'effet observé avec la vasopressine seule. Par contre, les niveaux plasmatiques en aldostérone et corticostérone, qui ont diminué de 2 et 100 fois n'ont pu être rétabli par 2 jours d'injections de vasopressine ou d'ACTH. L'administration des deux hormones combinées est moins efficace à stimuler la sécrétion d'aldostérone que la vasopressine seule. Par contre, dans des conditions où la vasopressine seule n'a pas d'effet, l'injection des deux hormones combinées stimule la sécrétion d'aldostérone. Plusieurs points ont été précisés en ce qui concerne le mécanisme d'action de l 'ACTH. Chez les animaux intacts, une étude comparée de l 'ACTH naturelle et la forme Synacthen à 1-24, montre que cette dernière forme est plus efficace à stimuler les sécrétions d'aldostérone et de corticostérone "In Vivo". Les effets observés avec le Synacthen aussi bien sur la morphologie que sur la fonction tiennent à sa forme retard et non au phosphate de zinc contenu dans la préparation. Alors que les taux plasmatiques sont très élevés, les niveaux de base des sécrétions d'aldostérone et de corticostérone par les cellules glomérulaires "In Vitro" sont significativement diminués: le traitement par 8 U.I/jour pendant 2 jours provoque une chute de 86% du taux de sécrétion d'aldostérone. Après 2 semaines de traitement, les niveaux plasmatiques sont toujours élevés alors que le taux de sécrétion d'aldostérone des cellules est inhibé à 92%. De plus ces cellules ne répondent plus à l'addition d'ACTH alors que des cellules provenant d'animaux non traités présentent des stimulations de 5 et 10 fois des taux de sécrétions d'aldostérone et de corticostérone "In Vitro". Ces résultats indiquent que les traitements à long terme par l'ACTH induisent de profonds changements morphologiques et fonctionnels au niveau des cellules de la zona glomerulosa. Des études réalisées "In Vitro" sur des cellules de zona glomerulosa d'animaux intacts, montrent que l'ACTH stimule de 5. À 10 fois les taux de sécrétions d'aldostérone et de corticostérone, alors que la vasopressine ne les stimule que de 1.6 fois. L'étude des deux hormones combinées montre que la vasopressine à faibles doses amplifie de 52% les effets stimulants observés avec de faibles doses d'ACTH, alors que, à faibles ou fortes doses, elle inhibe de 56% les effets stimulants observés avec de fortes doses d'ACTH. Il s'agit là d'une auto-inhibition non compétitive dont le but est de maintenir constant le taux de sécrétion d'aldostérone. Sur la sécrétion de corticostérone, la vasopressine diminue de 50% la stimulation observée avec de fortes doses d'ACTH. Il s'agit là d'une inhibition non compétitive. Lors de la mise en culture, les cellules glomérulaires perdent assez rapidement leur capacité de synthétiser l'aldostérone. Des expériences préliminaires montrent que la vasopressine, à faibles doses et surtout la vasopressine + l'ACTH semblent remédier à cette chute. Quant à la sécrétion de corticostérone, elle est stimulée de 9.7 fois par l'ACTH, 15 fois par la vasopressine et 18 fois par les hormones combinées, ceci après 6 jours de culture. Dans ces cultures cellulaires, on remarque également que la vasopressine et surtout les hormones combinées stimulent énormément les divisions cellulaires. Ces expériences confirment donc le rôle direct de la vasopressine sur la croissance de la zona glomerulosa et son rôle régulateur dans la sécrétion d'aldostérone, régulation qui se fait en modulant l 'effet de l'ACTH

Rôle de la vasopressine et de l'ACTH dans le contôle de la croissance et de la fonction de la zona glomerulosa du rat femelle : études in vivo et in vitro

Lors d'expériences réalisées "In Vivo", une étude comparée montre qu'à doses équimolaires, la vasopressine présente des effets supérieurs à l'ACTH aussi bien sur la croissance que sur la fonction de la zona glomerulosa. Lors de traitements à court terme (variant de 1 à 12 heures), la vasopressine augmente les niveaux plasmatiques en aldostérone et corticostérone de 3.2 et 4.5 fois respectivement et l'ACTH de 2.3 et 1.2 fois. Après 8 jours de traitement, les niveaux plasmatiques en corticostéroïdes restent élevés après traitement à la vasopressine, alors que les traitements à l'ACTH ne produisent plus d'effet. La stimulation par la vasopressine semble présenter un caractère cyclique (maxima à 3 h, 48 h, 8 jours et minima à 12 h et 4 jours). Le parallélisme observé chez les animaux intacts entre la réponse sécrétoire et la réponse trophique (stimulation maximale d'aldostérone à 3 h suivie d'une stimulation mitotique maximale de 11 fois plus forte à 48 h) n'a pas été retrouvé chez les animaux hypophysectomisés. L'activité mitotique est complètement rétablie après 2 jours de traitement par la vasopressine, l'ACTH étant 3 fois moins efficace que la vasopressine. Si l 'ACTH est injectée simultanément à la vasopressine, il y a inhibition de l 'effet observé avec la vasopressine seule. Par contre, les niveaux plasmatiques en aldostérone et corticostérone, qui ont diminué de 2 et 100 fois n'ont pu être rétabli par 2 jours d'injections de vasopressine ou d'ACTH. L'administration des deux hormones combinées est moins efficace à stimuler la sécrétion d'aldostérone que la vasopressine seule. Par contre, dans des conditions où la vasopressine seule n'a pas d'effet, l'injection des deux hormones combinées stimule la sécrétion d'aldostérone. Plusieurs points ont été précisés en ce qui concerne le mécanisme d'action de l 'ACTH. Chez les animaux intacts, une étude comparée de l 'ACTH naturelle et la forme Synacthen à 1-24, montre que cette dernière forme est plus efficace à stimuler les sécrétions d'aldostérone et de corticostérone "In Vivo". Les effets observés avec le Synacthen aussi bien sur la morphologie que sur la fonction tiennent à sa forme retard et non au phosphate de zinc contenu dans la préparation. Alors que les taux plasmatiques sont très élevés, les niveaux de base des sécrétions d'aldostérone et de corticostérone par les cellules glomérulaires "In Vitro" sont significativement diminués: le traitement par 8 U.I/jour pendant 2 jours provoque une chute de 86% du taux de sécrétion d'aldostérone. Après 2 semaines de traitement, les niveaux plasmatiques sont toujours élevés alors que le taux de sécrétion d'aldostérone des cellules est inhibé à 92%. De plus ces cellules ne répondent plus à l'addition d'ACTH alors que des cellules provenant d'animaux non traités présentent des stimulations de 5 et 10 fois des taux de sécrétions d'aldostérone et de corticostérone "In Vitro". Ces résultats indiquent que les traitements à long terme par l'ACTH induisent de profonds changements morphologiques et fonctionnels au niveau des cellules de la zona glomerulosa. Des études réalisées "In Vitro" sur des cellules de zona glomerulosa d'animaux intacts, montrent que l'ACTH stimule de 5. À 10 fois les taux de sécrétions d'aldostérone et de corticostérone, alors que la vasopressine ne les stimule que de 1.6 fois. L'étude des deux hormones combinées montre que la vasopressine à faibles doses amplifie de 52% les effets stimulants observés avec de faibles doses d'ACTH, alors que, à faibles ou fortes doses, elle inhibe de 56% les effets stimulants observés avec de fortes doses d'ACTH. Il s'agit là d'une auto-inhibition non compétitive dont le but est de maintenir constant le taux de sécrétion d'aldostérone. Sur la sécrétion de corticostérone, la vasopressine diminue de 50% la stimulation observée avec de fortes doses d'ACTH. Il s'agit là d'une inhibition non compétitive. Lors de la mise en culture, les cellules glomérulaires perdent assez rapidement leur capacité de synthétiser l'aldostérone. Des expériences préliminaires montrent que la vasopressine, à faibles doses et surtout la vasopressine + l'ACTH semblent remédier à cette chute. Quant à la sécrétion de corticostérone, elle est stimulée de 9.7 fois par l'ACTH, 15 fois par la vasopressine et 18 fois par les hormones combinées, ceci après 6 jours de culture. Dans ces cultures cellulaires, on remarque également que la vasopressine et surtout les hormones combinées stimulent énormément les divisions cellulaires. Ces expériences confirment donc le rôle direct de la vasopressine sur la croissance de la zona glomerulosa et son rôle régulateur dans la sécrétion d'aldostérone, régulation qui se fait en modulant l 'effet de l'ACTH

ACTH Action in the Adrenal Cortex: From Molecular Biology to Pathophysiology

By stimulating adrenal gland and corticosteroid synthesis, the adrenocorticotropic hormone (ACTH) plays a central role in response to stress. In this Research Topic, a particular attention has been given to the recent developments on adrenocortical zonation; the growth-promoting activities of ACTH; the various steps involved in acute and chronic regulation of steroid secretion by ACTH, including the effect of ACTH on circadian rhythms of glucocorticoid secretion. The Research Topic also reviews progress and challenges surrounding the properties of ACTH binding to the MC2 receptor (MC2R), including the importance of melanocortin-2 receptor accessory protein (MRAP) in MC2R expression and function, the various intracellular signaling cascades, which involve not only protein kinase A, the key mediator of ACTH action, but also phosphatases, phosphodiesterases, ion channels and the cytoskeleton. The importance of the proteins involved in the cell detoxification is also considered, in particular the effect that ACTH has on protection against reactive oxygen species generated during steroidogenesis. The impact of the cellular microenvironment, including local production of ACTH is discussed, both as an important factor in the maintenance of homeostasis, but also in pathological situations, such as severe inflammation. Finally, the Research Topic reviews the role that the pituitary-adrenal axis may have in the development of metabolic disorders. In addition to mutations or alterations of expression of genes encoding components of the steroidogenesis and signaling pathways, chronic stress and sleep disturbance are both associated with hyperactivity of the adrenal gland. A resulting effect is increased glucocorticoid secretion inducing food intake and weight gain, which, in turn, leads to insulin and leptin resistance. These aspects are described in detail in this Research Topic by key investigators in the field. Many of the aspects addressed in this Research Topic still represent a stimulus for future studies, their outcome aimed at providing evidence of the central position occupied by the adrenal cortex in many metabolic functions when its homeostasis is disrupted. An in-depth investigation of the mechanisms underlying these pathways will be invaluable in developing new therapeutic tools and strategies

Editorial: ACTH Action in the Adrenal Cortex: From Molecular Biology to Pathophysiology

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