Efecto beneficioso de GLP-2 sobre la expresión y actividad de transportadores ABC intestinales en la endotoxemia experiemntal

La función de los transportadores ABC se ve afectada en varias enfermedades intestinales en los seres humanos, en particular las que cursan con inflamación local o sistémica. En el modelo de inflamación inducido por la administración de LPS a ratas (5 mg/kg de peso corporal por vía i.p.), confirmamos que a las 24 h se produce una disminución en la expresión y actividad de los transportadores Mrp2 y P-gp intestinales. Observamos que LPS, por un lado, disminuyó los niveles de ARNm de ambos transportadores y por otro, produjo la internalización de los transportadores en vesículas endocíticas. Estas observaciones señalan que los cambios a nivel proteico de los transportadores resultan complejos y dependen de una regulación a nivel transcripcional y postranscripcional. Determinamos también que IL-1β media la regulación postraduccional observada para Mrp2. Sin embargo, IL-1β no media la regulación de P-gp, ni la regulación a nivel transcripcional de Mrp2. Recientemente, a GLP-2 le fue asignado un papel clínico como potencial agente terapéutico debido a su capacidad para proteger al intestino en varios modelos de daño intestinal. Nos propusimos entonces estudiar la capacidad de GLP-2 de contrarrestar los efectos del LPS sobre ambos transportadores. Utilizamos dos tipos de protocolos de tratamiento con GLP-2. Uno que evalúe la capacidad preventiva de la hormona, administrándola antes de la inducción de la endotoxemia (7 dosis de 125 μg/kg de peso corporal por vía s.c. separadas cada 12 h en un total de 72 h consecutivas). Y otro que evalúe la capacidad de GLP-2 de revertir los efectos inducidos por LPS una vez instalados (2 dosis de 125 μg/kg de peso corporal por vía s.c. comenzando 3 h después de la inyección con LPS). Los resultados muestran que las alteraciones en la expresión y actividad de los transportadores producidas por LPS pudieron ser prevenidos mediante el tratamiento con GLP-2, siendo estos cambios al menos en parte dependientes de una regulación transcripcional. GLP-2 per se indujo los niveles de Mrp2 intestinal tanto a nivel de proteína como de ARNm, mientras que no ocurrió lo mismo para P-gp. En cambio, el tratamiento de reversión con GLP-2 fue ineficiente en recuperar los niveles de Mrp2 y P-gp (proteína y ARNm). En el caso particular de Mrp2, GLP-2 administrado sólo tampoco pudo producir cambios en la expresión de proteínas o ARNm, en contraste con la inducción observada para el protocolo de prevención. Claramente, más de dos dosis de GLP-2 son necesarias para modular la expresión de Mrp2. La observación de que GLP-2 induce Mrp2 a nivel de ARNm sugiere la posibilidad de una regulación transcripcional. GLP-2 actuaría presuntamente mediante su receptor asociado a proteína G, el cual activa adenilato ciclasa. Confirmamos la mediación de AMPc in vivo y en células Caco-2. Estudiamos la posible vía de señalización por la cual GLP-2 induce transcripcionalmente a MRP2 en células Caco-2 tratadas con db-AMPc, un análogo permeable del AMPc. Observamos que db-AMPc activó PKA, que luego fue capaz de activar de forma directa o indirecta por forforilación a ATF-2 y c-JUN. Luego estos factores formaron heterodímeros y se unieron a la región regulatoria proximal (−789/−603) del promotor de MRP2 que contiene sitios putativos AP-1 y CRE. De esta manera db-AMPc aumentaría la transcripción de MRP2 resultando en un aumento de la expresión del transportador en la membrana apical y en un aumento de su actividad. En conclusión, la modulación de estos importantes transportadores de eflujo apicales puede representar un efecto beneficioso adicional de GLP-2 bajo condiciones de inflamación, que contribuyen a restaurar la barrera transcelular, limitando así la absorción de compuestos potencialmente tóxicos.Fil: Arana, Maite Rocío. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental (IFISE-CONICET); Argentina

Efecto beneficioso de GLP-2 sobre la expresión y actividad de transportadores ABC intestinales en la endotoxemia experiemental

La función de los transportadores ABC se ve afectada en varias enfermedades intestinales en los seres humanos, en particular las que cursan con inflamación local o sistémica. En el modelo de inflamación inducido por la administración de LPS a ratas (5 mg/kg de peso corporal por vía i.p.), confirmamos que a las 24 h se produce una disminución en la expresión y actividad de los transportadores Mrp2 y P-gp intestinales. Observamos que LPS, por un lado, disminuyó los niveles de ARNm de ambos transportadores y por otro, produjo la internalización de los transportadores en vesículas endocíticas. Estas observaciones señalan que los cambios a nivel proteico de los transportadores resultan complejos y dependen de una regulación a nivel transcripcional y postranscripcional. Determinamos también que IL-1β media la regulación postraduccional observada para Mrp2. Sin embargo, IL-1β no media la regulación de P-gp, ni la regulación a nivel transcripcional de Mrp2. Recientemente, a GLP-2 le fue asignado un papel clínico como potencial agente terapéutico debido a su capacidad para proteger al intestino en varios modelos de daño intestinal. Nos propusimos entonces estudiar la capacidad de GLP-2 de contrarrestar los efectos del LPS sobre ambos transportadores. Utilizamos dos tipos de protocolos de tratamiento con GLP-2. Uno que evalúe la capacidad preventiva de la hormona, administrándola antes de la inducción de la endotoxemia (7 dosis de 125 μg/kg de peso corporal por vía s.c. separadas cada 12 h en un total de 72 h consecutivas). Y otro que evalúe la capacidad de GLP-2 de revertir los efectos inducidos por LPS una vez instalados (2 dosis de 125 μg/kg de peso corporal por vía s.c. comenzando 3 h después de la inyección con LPS). Los resultados muestran que las alteraciones en la expresión y actividad de los transportadores producidas por LPS pudieron ser prevenidos mediante el tratamiento con GLP-2, siendo estos cambios al menos en parte dependientes de una regulación transcripcional. GLP-2 per se indujo los niveles de Mrp2 intestinal tanto a nivel de proteína como de ARNm, mientras que no ocurrió lo mismo para P-gp. En cambio, el tratamiento de reversión con GLP-2 fue ineficiente en recuperar los niveles de Mrp2 y P-gp (proteína y ARNm). En el caso particular de Mrp2, GLP-2 administrado sólo tampoco pudo producir cambios en la expresión de proteínas o ARNm, en contraste con la inducción observada para el protocolo de prevención. Claramente, más de dos dosis de GLP-2 son necesarias para modular la expresión de Mrp2. La observación de que GLP-2 induce Mrp2 a nivel de ARNm sugiere la posibilidad de una regulación transcripcional. GLP-2 actuaría presuntamente mediante su receptor asociado a proteína G, el cual activa adenilato ciclasa. Confirmamos la mediación de AMPc in vivo y en células Caco-2. Estudiamos la posible vía de señalización por la cual GLP-2 induce transcripcionalmente a MRP2 en células Caco-2 tratadas con db-AMPc, un análogo permeable del AMPc. Observamos que db-AMPc activó PKA, que luego fue capaz de activar de forma directa o indirecta por forforilación a ATF-2 y c-JUN. Luego estos factores formaron heterodímeros y se unieron a la región regulatoria proximal (−789/−603) del promotor de MRP2 que contiene sitios putativos AP-1 y CRE. De esta manera db-AMPc aumentaría la transcripción de MRP2 resultando en un aumento de la expresión del transportador en la membrana apical y en un aumento de su actividad. En conclusión, la modulación de estos importantes transportadores de eflujo apicales puede representar un efecto beneficioso adicional de GLP-2 bajo condiciones de inflamación, que contribuyen a restaurar la barrera transcelular, limitando así la absorción de compuestos potencialmente tóxicos.ABC transporters function is affected in various intestinal diseases in humans, particularly those with local or systemic inflammation. We confirm that at 24 h there is a decrease in the expression and activity of intestinal P-gp and Mrp2 transporters in the inflammatory model induced by administration of LPS to rats (5 mg/kg of body weight by i.p. injection). We observed that LPS decreased the mRNA levels of both transporters and also produced internalization of Mrp2 and P-gp to endocytic vesicles. These observations indicate that changes at transporters protein levels are complex and depend on transcriptional and post-transcriptional regulation. We also determined that IL-1β is involved in the post-translational regulation observed for Mrp2. However, IL1β neither regulates P-gp nor is involved in the transcriptional regulation of Mrp2. Recent reports gave GLP-2 a clinical role as a potential therapeutic agent due to its ability to protect the bowel in various models of intestinal injury. However, no report evaluates the role of GLP-2 in the regulation of the transcellular barrier associated with drug transporters. We then decided to study the ability of GLP-2 to neutralize the effects of LPS on both transporters. Two types of GLP-2 protocols were used. One evaluates the preventive capacity of GLP-2, starting its administration before the induction of endotoxemia (7 s.c. injections of 125 μg/kg b.w. separated every 12 h for a total of 72 consecutive hours). The second protocol evaluates the capacity of GLP-2 to revert the effects of LPS once inflammation is installed (2 s.c. injections of 125 μg/kg b.w. beginning 3 h after LPS injection). The results show that the altered expression and activity of the transporters produced by LPS could be prevented by GLP-2 treatment, due, at least in part, to transcriptional regulation. GLP-2 alone induced intestinal Mrp2 both at protein and mRNA levels, while it did not affect P-gp expression. In contrast, the reversion protocol with GLP-2 was ineffective in recovering Mrp2 and P-gp levels (protein and mRNA). GLP-2 administered alone did not change the expression of Mrp2 protein or mRNA, in contrast to the induction observed for the prevention protocol. Clearly, more than two doses of GLP-2 are necessary to modulate Mrp2 expression. The fact that GLP-2 induces Mrp2 mRNA suggests the possibility of a transcriptional regulation. GLP-2 would presumably act through its receptor associated to G protein, which activates adenylil cyclase. We confirm the involvement of cAMP in vivo and in Caco-2 cells. We studied the possible signaling pathway of GLP-2 that leads to transcriptional induction of MRP2 by treating Caco-2 cells with db-cAMP, a cAMP permeable analog. As a result, db-cAMP activated PKA, which was then able to activate ATF-2 and c-JUN directly or indirectly by phosphorylation. Then these nuclear factors formed heterodimers and bound the proximal regulatory region (−789/−603) of MRP2 promoter which contains putative sites AP-1 and CRE. This way db-cAMP would increase the transcription of MRP2, resulting in increased expression of the transporter in the apical membrane and increased activity. In conclusion, positive modulation of these important apical efflux transporters may represent an additional beneficial effect of GLP-2 under conditions of inflammation, contributing to restoring the transcellular barrier, thereby limiting the absorption of potentially toxic compounds.Fil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; Argentin

Hepatic and intestinal biotransformation and transport of xenobiotics during pregnancy and lactation

The liver is the main place for phase II metabolism and transport of xenobiotics mediated by Mrp2, leading to elimination of conjugated metabolites into bile. In the gastrointestinal tract, phase II enzymes and Mrp2 are preferentially localized in the proximal region of the small intestine, particularly at the tip of the villus. In pregnant rats, conjugating enzymes (e.g. UGT and GST) and Mrp2-mediated transport of xenobiotics are decreased when compared to normal females, whereas these systems are preserved in small intestine, suggesting a complementary role for this tissue. After delivery, these same enzymes increase their expression and activity, being maximal during the last week of lactation. Mrp2 protein in liver also recovers and reaches the control level by the end of the lactation period. Post-partum rats exhibit a significant increase in development of the digestive tract in association with induction of phase II enzymes and Mrp2 expression and activity. Although the factors involved in regulation of protein expression may not be the same for conjugating enzymes and Mrp2 in the different experimental situations or tissues studied, their common localization and co-regulation provide evidence that they may work in cooperation. This is not surprising if we consider that most of the substrates for MRPs are the products that result from phase II reactions. Here, we provide a brief description of regulation of major phase II enzymes and Mrp2 during pregnancy and lactation, as particularly seen in the rat.Fil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Fisiología Experimental (i); ArgentinaFil: Arias, Agostina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Fisiología Experimental (i); ArgentinaFil: Villanueva, Silvina Stella Maris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Fisiología Experimental (i); ArgentinaFil: Mottino, Aldo Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Fisiología Experimental (i); Argentin

Biphasic modulation of cAMP levels by the contraceptive nomegestrol acetate. Impact on P-glycoprotein expression and activity in hepatic cells

ABC transporters are key players in drug excretion with alterations in their expression and activity by therapeutic agents potentially leading to drug-drug interactions. The interaction potential of nomegestrol acetate (NMGA), a synthetic progestogen increasingly used as oral contraceptive, had never been explored. In this work we evaluated (1) the effect of NMGA on ABC transporters in the human hepatic cell line HepG2 and (2) the underlying molecular mechanism. NMGA (5, 50 and 500 nM) increased P-glycoprotein (P-gp) expression at both protein and mRNA levels and reduced intracellular calcein accumulation, indicating an increase also in transporter activity. This up-regulation of P-gp was corroborated in Huh7 cells and was independent of the classical progesterone receptor. Instead, using a siRNA-mediated silencing approach, we demonstrated the involvement of membrane progesterone receptor α. Moreover, we found that the activation of this receptor by NMGA led to a falling-rising profile in intracellular cAMP levels and protein kinase A activity over time, ultimately leading to transcriptional P-gp up-regulation. Finally, we identified inhibitory G protein and phosphodiesterases as mediators of this novel biphasic modulation. These results demonstrate the ability of NMGA to selectively up-regulate hepatic P-gp expression and activity and constitute the first report of ABC transporter modulation by membrane progesterone receptor α. If a similar regulation took place in vivo, decreased bioavailability and therapeutic efficacy of NMGA-coadministered P-gp substrates could be expected. This holds special importance considering long-term administration of NMGA and broad substrate specificity of P-gp.Fil: Tocchetti, Guillermo Nicolás. University of Heidelberg; Alemania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Dominguez, Camila Juliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Zecchinati, Felipe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Ruiz, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Villanueva, Silvina Stella Maris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Weiss, Johanna. University of Heidelberg; AlemaniaFil: Mottino, Aldo Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Rigalli, Juan Pablo. University of Heidelberg; Alemania. Radboud Universiteit Nijmegen; Países Bajos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Reversion of down-regulation of intestinal multidrug resistance-associated protein 2 in fructose-fed rats by geraniol and vitamin C: Potential role of inflammatory response and oxidative stress

Intestinal multidrug resistance-associated protein 2 is an ABC transporter that limits the absorption of xenobiotics ingested orally, thus acting as essential component of the intestinal biochemical barrier. Metabolic Syndrome (MetS) is a pathological condition characterized by dyslipidemia, hyperinsulinemia, insulin resistance, chronic inflammation, and oxidative stress (OS). In a previous study we demonstrated that MetS-like conditions induced by fructose in drinking water (10% v/v, during 21 days), significantly reduced the expression and activity of intestinal Mrp2 in rats. We here evaluated the potential beneficial effect of geraniol or vitamin C supplementation, natural compounds with anti-inflammatory and anti-oxidant properties, in reverse fructose-induced Mrp2 alterations. After MetS-like conditions were induced (21 days), animals were cotreated with geraniol or vitamin C or vehicle for another 14 days. Decreased expression of Mrp2 protein and mRNA due to fructose administration was reversed by geraniol and by vitamin C, consistent with restoration of Mrp2 activity evaluated in everted intestinal sacs. Concomitantly, increased intestinal IL-1β and IL-6 levels induced by fructose were totally and partially counterbalanced, respectively, by geraniol administration. The intestinal redox unbalance generated by fructose was improved by geraniol and vitamin C, as evidenced by decreasing lipid peroxidation products and activity of Superoxide Dismutase and by normalizing glutathione reduced/oxidized glutathione ratio. The restoration effects exhibited by geraniol and vitamin C suggest that local inflammatory response and OS generated under MetS-like conditions represent important mediators of the intestinal Mrp2 down-regulation. Additionally, both agents could be considered of potential therapeutic value to preserve Mrp2 function under MetS conditions.Fil: Zecchinati, Felipe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Barranco, Maria Manuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Escuela de Ciencias Médicas. Laboratorio de Fisiología Metabólica; ArgentinaFil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Tocchetti, Guillermo Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Dominguez, Camila Juliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Perdomo, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Ruiz, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Mottino, Aldo Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Garcia, Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Escuela de Ciencias Médicas. Laboratorio de Fisiología Metabólica; ArgentinaFil: Villanueva, Silvina Stella Maris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; Argentin

Efecto beneficioso de GLP-2 sobre la expresión y actividad de transportadores ABC intestinales en la endotoxemia experiemntal

La función de los transportadores ABC se ve afectada en varias enfermedades intestinales en los seres humanos, en particular las que cursan con inflamación local o sistémica. En el modelo de inflamación inducido por la administración de LPS a ratas (5 mg/kg de peso corporal por vía i.p.), confirmamos que a las 24 h se produce una disminución en la expresión y actividad de los transportadores Mrp2 y P-gp intestinales. Observamos que LPS, por un lado, disminuyó los niveles de ARNm de ambos transportadores y por otro, produjo la internalización de los transportadores en vesículas endocíticas. Estas observaciones señalan que los cambios a nivel proteico de los transportadores resultan complejos y dependen de una regulación a nivel transcripcional y postranscripcional. Determinamos también que IL-1β media la regulación postraduccional observada para Mrp2. Sin embargo, IL-1β no media la regulación de P-gp, ni la regulación a nivel transcripcional de Mrp2. Recientemente, a GLP-2 le fue asignado un papel clínico como potencial agente terapéutico debido a su capacidad para proteger al intestino en varios modelos de daño intestinal. Nos propusimos entonces estudiar la capacidad de GLP-2 de contrarrestar los efectos del LPS sobre ambos transportadores. Utilizamos dos tipos de protocolos de tratamiento con GLP-2. Uno que evalúe la capacidad preventiva de la hormona, administrándola antes de la inducción de la endotoxemia (7 dosis de 125 μg/kg de peso corporal por vía s.c. separadas cada 12 h en un total de 72 h consecutivas). Y otro que evalúe la capacidad de GLP-2 de revertir los efectos inducidos por LPS una vez instalados (2 dosis de 125 μg/kg de peso corporal por vía s.c. comenzando 3 h después de la inyección con LPS). Los resultados muestran que las alteraciones en la expresión y actividad de los transportadores producidas por LPS pudieron ser prevenidos mediante el tratamiento con GLP-2, siendo estos cambios al menos en parte dependientes de una regulación transcripcional. GLP-2 per se indujo los niveles de Mrp2 intestinal tanto a nivel de proteína como de ARNm, mientras que no ocurrió lo mismo para P-gp. En cambio, el tratamiento de reversión con GLP-2 fue ineficiente en recuperar los niveles de Mrp2 y P-gp (proteína y ARNm). En el caso particular de Mrp2, GLP-2 administrado sólo tampoco pudo producir cambios en la expresión de proteínas o ARNm, en contraste con la inducción observada para el protocolo de prevención. Claramente, más de dos dosis de GLP-2 son necesarias para modular la expresión de Mrp2. La observación de que GLP-2 induce Mrp2 a nivel de ARNm sugiere la posibilidad de una regulación transcripcional. GLP-2 actuaría presuntamente mediante su receptor asociado a proteína G, el cual activa adenilato ciclasa. Confirmamos la mediación de AMPc in vivo y en células Caco-2. Estudiamos la posible vía de señalización por la cual GLP-2 induce transcripcionalmente a MRP2 en células Caco-2 tratadas con db-AMPc, un análogo permeable del AMPc. Observamos que db-AMPc activó PKA, que luego fue capaz de activar de forma directa o indirecta por forforilación a ATF-2 y c-JUN. Luego estos factores formaron heterodímeros y se unieron a la región regulatoria proximal (−789/−603) del promotor de MRP2 que contiene sitios putativos AP-1 y CRE. De esta manera db-AMPc aumentaría la transcripción de MRP2 resultando en un aumento de la expresión del transportador en la membrana apical y en un aumento de su actividad. En conclusión, la modulación de estos importantes transportadores de eflujo apicales puede representar un efecto beneficioso adicional de GLP-2 bajo condiciones de inflamación, que contribuyen a restaurar la barrera transcelular, limitando así la absorción de compuestos potencialmente tóxicos.Fil: Arana, Maite Rocío. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental (IFISE-CONICET); Argentina

ATP-binding cassette exporters: Structure and mechanism with a focus on P-glycoprotein and MRP1

Background: Proteins that belong to the ATP-binding cassette superfamily include transporters that mediate the efflux of substrates from cells. Among these exporters, P-glycoprotein and MRP1 are involved in cancer multidrug resistance, protection from endo and xenobiotics, determination of drug pharmacokinetics, and the pathophysiology of a variety of disorders. Objective: To review the information available on ATP-binding cassette exporters, with a focus on Pglycoprotein, MRP1 and related proteins. We describe tissue localization and function of these transporters in health and disease, and discuss the mechanisms of substrate transport. We also correlate recent structural information with the function of the exporters, and discuss details of their molecular mechanism with a focus on the nucleotide-binding domains. Methods: Evaluation of selected publications on the structure and function of ATP-binding cassette proteins. Conclusions: Conformational changes on the nucleotide-binding domains side of the exporters switch the accessibility of the substrate-binding pocket between the inside and outside, which is coupled to substrate efflux. However, there is no agreement on the magnitude and nature of the changes at the nucleotide- binding domains side that drive the alternate-accessibility. Comparison of the structures of Pglycoprotein and MRP1 helps explain differences in substrate selectivity and the bases for polyspecificity. P-glycoprotein substrates are hydrophobic and/or weak bases, and polyspecificity is explained by a flexible hydrophobic multi-binding site that has a few acidic patches. MRP1 substrates are mostly organic acids, and its polyspecificity is due to a single bipartite binding site that is flexible and displays positive charge.Fil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Altenberg, Guillermo Alejandro. Texas Tech University Health Sciences Center; Estados Unido

Functional and structural comparison of the ABC exporter MsbA studied in detergent and reconstituted in nanodiscs

Purified membrane proteins are most frequently studied solubilized in detergent, but the properties of detergent micelles are very different from those of lipid bilayers. Therefore, there is an increasing interest in studying membrane proteins under conditions that resemble the membrane protein native environment more closely. Although there are indications of differences between membrane proteins in detergent and in lipid bilayers, direct functional and structural comparisons are very hard to find. Nanodiscs have been established as a new platform that consists of two molecules of a membrane scaffold protein that surround a small lipid-bilayer patch. Here, we undertook the task of comparing the function and conformational states of the transport protein MsbA in detergent and nanodiscs using ATPase activity and luminescence resonance energy transfer (LRET) measurements to assess differences in activity and conformational states, respectively. MsbA is a prototypical member of the ATP binding cassette protein superfamily. MsbA activity was higher in nanodiscs vs detergent, which had clear structural correlates: an increase in the fraction of molecules displaying closed nucleotide-binding domain dimers in the apo state, and a decrease in the distance of the “dissociated” nucleotide-binding domains. Our LRET studies support the notion that the widely separated nucleotide binding domains observed in the MsbA x-ray structures in detergent do not correspond to physiological conformations. Although our studies focus on a particular ABC exporter, the possibility of similar environment effects on other membrane proteins should be carefully considered.Fil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; Argentina. Texas Tech University Health Sciences Center; Estados UnidosFil: Fiori, Mariana C.. Texas Tech University Health Sciences Center; Estados UnidosFil: Altenberg, Guillermo Alejandro. Texas Tech University Health Sciences Center; Estados Unido

Physiological and pathophysiological factors affecting the expression and activity of the drug transporter MRP2 in intestine: Impact on its function as membrane barrier

The gastrointestinal epithelium functions as a selective barrier to absorb nutrients, electrolytes and water, but at the same time restricts the passage into the systemic circulation of intraluminal potentially toxic compounds. This epithelium maintains its selective barrier function through the presence of very selective and complex intercellular junctions and the ability of the absorptive cells to reject those compounds. Accordingly, the enterocytes metabolize orally incorporated xenobiotics and secrete the hydrophilic metabolites back into the intestinal lumen through specific transporters localized apically. In the recent decades, there has been increasing recognition of the existence of the intestinal cellular barrier. In the present review we focus on the role of the multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2, ABCC2) in the apical membrane of the enterocytes, as an important component of this intestinal barrier, as well as on its regulation. We provide a detailed compilation of significant contributions demonstrating that MRP2 expression and function vary under relevant physiological and pathophysiological conditions. Because MRP2 activity modulates the availability and pharmacokinetics of many therapeutic drugs administered orally, their therapeutic efficacy and safety may vary as well.Fil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Tocchetti, Guillermo Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Rigalli, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; Argentina. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg; AlemaniaFil: Mottino, Aldo Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Villanueva, Silvina Stella Maris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; Argentin

Modulation of expression and activity of intestinal multidrug resistance-associated protein 2 by xenobiotics

The multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2/ABCC2) is a transporter that belongs to the ATP-binding cassette (ABC) superfamily. In the intestine, it is localized to the apical membrane of the enterocyte and plays a key role in limiting the absorption of xenobiotics incorporated orally. MRP2 may also play a role in systemic clearance of xenobiotics available from the serosal side of the intestine. MRP2 transports a wide range of substrates, mainly organic anions conjugated with glucuronic acid, glutathione and sulfate and its expression can be modulated by xenobiotics at transcriptional- and post-transcriptional levels. Transcriptional regulation is usually mediated by a group of nuclear receptors. The pregnane X receptor (PXR) is a major member of this group. Relevant drugs described to up-regulate intestinal MRP2 via PXR are rifampicin, spironolactone and carbamazepine, among others. The constitutive androstane receptor (CAR, NR1I3) was also reported to modulate MRP2 expression, phenobarbital being a typical activator. Dietary compounds, including micronutrients and other natural products, are also capable of regulating intestinal MRP2 expression transcriptionally. We have given them particular attention since the composition of the food ingested daily is not necessarily supervised and may result in interactions with therapeutic drugs. Post-transcriptional regulation of MRP2 activity by xenobiotics, e.g. as a consequence of inhibitory actions, is also described in this review. Unfortunately, only few studies report on drug-drug or nutrient-drug interactions as a consequence of modulation of intestinal MRP2 activity by xenobiotics. Future clinical studies are expected to identify additional interactions resulting in changes in efficacy or safety of therapeutic drugs.Fil: Tocchetti, Guillermo Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Rigalli, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; Argentina. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg; AlemaniaFil: Arana, Maite Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Villanueva, Silvina Stella Maris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; ArgentinaFil: Mottino, Aldo Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Fisiología Experimental. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Fisiología Experimental; Argentin