Funktionelle Konservierung der Wnt-Liganden in Nematostella vectensis

Die Ausbildung des Blastoporus und die Etablierung eines Organisatorzentrums ist ein entscheidender Moment in der Embryonalentwicklung. Der dafür notwendige Symmetriebruch erfolgt in den meisten rezenten Metazoen durch eine lokale Stabilisierung von beta-Catenin und scheint auch in basalen Stämmen wie Schwämmen und Nesseltieren konserviert. Dies verdeutlicht die enorme Bedeutung des kanonischen Wnt-Signalwegs für die frühe Entwicklung. Die Existenz von Homologen aller aus Bilateriern bekannten Wnt-Gene, mit Ausnahme von Wnt9, in der basalen Seeanemone Nematostella vectensis überrascht. Jedoch legt die Expression der Wnt-Liganden eine Beteiligung an unterschiedlichen Entwicklungsprozessen nahe. Die Identifikation von Komponenten des nicht-kanonischen Wnt/PCP-Signalwegs deutet außerdem darauf hin, dass es bereits in der Evolution der Cnidarier zu einer Trennung von kanonischen und nicht-kanonischen Signalwegen kam. Da sich die Nematostella Wnt-Liganden relativ einfach in die verschiedenen Unterfamilien einteilen lassen, wurde in funktionellen Studien mit heterologen Systemen versucht, die Wnt-Gene dem Wnt/beta-Catenin- oder Wnt/PCP-Signalweg zuzuordnen. Von den hier untersuchten Wnt-Genen lieferte lediglich Wnt1, jedoch nicht das in Bilateriern kanonische Wnt3, einen verlässlichen Hinweis auf die Aktivierung des kanonischen Signalwegs im Achseninduktionsassay in Xenopus laevis und für den TOP-Flash-Reporter im Zellkultursystem. Weitere Ergebnisse zeigen darüber hinaus, dass NvWnt5 und NvWnt11 die konvergente Extension im Frosch beeinflussen, also den nicht-kanonischen Wnt-Signalweg bedienen. Interessanterweise scheint jedoch die genaue Funktion der beiden Gene vertauscht, da NvWnt5 die Depletion von endogenem XlWnt11 retten kann, bzw. NvWnt11 die Depletion von XlWnt5. Der Vergleich der in der Literatur beschriebenen Expressionsmuster mit der hier erstellten Kinetik brachte neue Ergebnisse für die Wnt-Expression. Durch die höhere Sensitivität der RT-PCR-Methode konnten die Transkripte von NvWnt5, -7a, -7b, -8b und -11 bereits maternal nachgewiesen werden. Die weitere Expression aller Wnt-Gene im Blastula-Stadium deutet außerdem auf die Etablierung eines Organisationszentrums durch die Liganden hin, wobei die verschiedenen Wnt-Gene entweder durch redundante Funktionen eine höhere Robustheit des Zentrums gewährleisten oder an einer Feinjustierung beteiligt sind. In weiteren Experimenten wurde schließlich die endogene Funktion von NvWnt3 und -11 untersucht, deren Bilaterier-Homologe sich stereotypisch kanonisch bzw. nicht-kanonisch verhalten. Dabei zeigte die Depletion NvWnt3 durch einen Morpholino keine Effekte auf die frühe Entwicklung, sondern äußerte sich in einer fehlenden Metamorphose zum Primärpolypen. Dadurch verharrten die Tiere in einem „Dauerblastula“-artigem Zustand ohne erkennbare Körperachse, bei dem ungeordnetes Mesenchym unter einer prospektiven Ektodermschicht zu erkennen war. Verantwortlich für diesen Phänotyp scheint die Repression des Forkhead-Transkriptionfaktors zu sein, der in Nematostella die epithelial-mesenchymalen Übergänge reguliert. Da sonstige Wnt-Zielgene in der RT-PCR unbeeinflusst schienen, spricht dies für eine sehr spezifische Rolle von Wnt3 in Nematostella. Die hier beschriebene maternale Expression von NvWnt11 erinnert an die Situation im Frosch, bei der maternales XlWnt11 für die Etablierung der dorso-ventralen Achse benötigt wird. Die Kolokalisation mit anderen Komponenten des Wnt-Signalwegs am zukünftigen oralen Pol in der Blastula deutet eine ähnliche Rolle von Wnt11 an der Achsenspezifizierung in Nematostella an. Die Repression von Wnt-Zielgenen sowie Endoderm-Markern durch den NvWnt11-Morpholino sprechen außerdem für eine überraschende Funktion von Wnt11 im Wnt/beta-Catenin-Signalweg. Die Kompensation sowohl morphologischer als auch genregulatorischer Effekte des Morpholinos durch eine Stabilisation von beta-Catenin mit Alsterpaullone sind ein weiterer Hinweis auf eine Beteiligung von NvWnt11 am kanonischen Signalweg. Da der Morpholino jedoch auch die Depletion des Wnt/PCP-Rezeptors Strabismus phänokopiert, kann von einer dualen Funktion von NvWnt11 sowohl im kanonischen als auch im nicht-kanonischen Weg ausgegangen werden

Effects of hypoxia on renin secretion and renal renin gene expression

Effects of hypoxia on renin secretion and renal renin gene expression. Plasma renin activity (PRA) and renal renin mRNA levels were measured in male rats exposed to hypoxia (8% O2) or to carbon monoxide (CO; 0.1%) for six hours. PRA increased fourfold and 3.3-fold, and renin mRNA levels increased to 220% and 200% of control, respectively. In primary cultures of renal juxtaglomerular (JG) cells, hypoxia (lowering medium O2 from 20% to 3% or 1%) for 6 or 20hours did not affect renin secretion or gene expression. Renal denervation did not prevent stimulation of the renin system by hypoxia. Because norepinephrine increased 1.7-fold and 3.2-fold and plasma epinephrine increased 3.9-fold and 7.8-fold during hypoxia and CO inhalation, respectively, circulating catecholamines might mediate the stimulatory effects of hypoxia on renin secretion and renin gene expression. Stimulation of β-adrenergic receptors by continuous infusion of 160 μg/kg/hr isoproterenol increased PRA 17-fold and 20-fold after three and six hours, respectively, and renin mRNA by 130% after six hours. In rats with a stimulated renin system (low-sodium diet), isoproterenol did not stimulate PRA or renal renin mRNA further. In summary, both arterial and venous hypoxia can stimulate renin secretion and renin gene expression powerfully in vivo but not in vitro. These effects seem not to be mediated by renal nerves or by a direct effect on JG cells but might be mediated by circulating catecholamines

Receptor for advanced glycation endproducts (RAGE) deficiency protects against MPTP toxicity

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Renin, endothelial no synthase and endothelin gene expression in the 2Kidney-1clip goldblatt model of long-term renovascular hypertension

<p>Abstract</p> <p>Objective</p> <p>Numerous reports have shown the influence of renin, nitric oxide (NO) and the endothelin (ET) systems for regulation of blood pressure and renal function. Furthermore, interactions between these peptides have been reported. Aim of our study was to investigate the relative contribution of these compounds in long-term renovascular hypertension/renal ischemia.</p> <p>Methods</p> <p>Hypertension/left-sided renal ischemia was induced using the 2K1C-Goldblatt rat model. Renal renin, ET-1, ET-3 and endothelial NO synthase (eNOS) gene expression was measured by means of RNAse protection assay at different timepoints up to 10 weeks after induction of renal artery stenosis.</p> <p>Results</p> <p>Plasma renin activity and renal renin gene expression in the left kidney were increased in the clipped animals while eNOS expression was unchanged. Furthermore, an increase in ET-1 expression and a decrease of ET-3 expression was detected in early stenosis.</p> <p>Conclusions</p> <p>While renin is obviously involved in regulation of blood pressure and renal function in unilateral renal artery stenosis, ET-1, ET-3 and endothelium derived NO do not appear to play an important role in renal adaptation processes in long-term renal artery stenosis, although ET-1 and ET-3 might be involved in short-term adaptation processes.</p

New roles for renin and prorenin in heart failure and cardiorenal crosstalk

The renin-angiotensin-aldosterone-system (RAAS) plays a central role in the pathophysiology of heart failure and cardiorenal interaction. Drugs interfering in the RAAS form the pillars in treatment of heart failure and cardiorenal syndrome. Although RAAS inhibitors improve prognosis, heart failure–associated morbidity and mortality remain high, especially in the presence of kidney disease. The effect of RAAS blockade may be limited due to the loss of an inhibitory feedback of angiotensin II on renin production. The subsequent increase in prorenin and renin may activate several alternative pathways. These include the recently discovered (pro-) renin receptor, angiotensin II escape via chymase and cathepsin, and the formation of various angiotensin subforms upstream from the blockade, including angiotensin 1–7, angiotensin III, and angiotensin IV. Recently, the direct renin inhibitor aliskiren has been proven effective in reducing plasma renin activity (PRA) and appears to provide additional (tissue) RAAS blockade on top of angiotensin-converting enzyme and angiotensin receptor blockers, underscoring the important role of renin, even (or more so) under adequate RAAS blockade. Reducing PRA however occurs at the expense of an increase plasma renin concentration (PRC). PRC may exert direct effects independent of PRA through the recently discovered (pro-) renin receptor. Additional novel possibilities to interfere in the RAAS, for instance using vitamin D receptor activation, as well as the increased knowledge on alternative pathways, have revived the question on how ideal RAAS-guided therapy should be implemented. Renin and prorenin are pivotal since these are at the base of all of these pathways