Whether there exists a sympathetic neural mechanism regulating the expression of aquaporin (AQP) water channels in the kidney was investigated. Male Sprague-Dawley rats were treated with reserpine (1 mg/kg, IP), and the expression of AQP1-4 proteins was determined in the kidney one day thereafter. Following the treatment with reserpine, the systolic blood pressure measured in a conscious state was significantly decreased in the experimental group compared with that in the control $(83{\pm}8\;vs\;124{\pm}6\;mmHg;\;n=6\;each,\;P<0.05)$. The expression of AQP2 proteins was decreased in the cortex, outer medulla, and inner medulla. The decrease of AQP2 proteins was in parallel in the membrane and the cytoplasmic fractions, suggesting a preserved AQP2 targeting. No significant changes were observed in the expression of AQP1, AQP3, or AQP4. Neither basal nor AVP-stimulated formation of cAMP was significantly altered. These results suggest that the sympathetic nervous system has a tonic stimulatory effect specifically on the expression of AQP2 water channels in the kidney.
Alteration in ion channel or transporter expression levels affects cell volume which is produced by movement of water and ion across the plasma membrane. In particular, aquaporin (AQP) channels among ion channels play a crucial role in movement of water across the cell membrane. This study was performed to identify whether AQP expression is changed in bovine follicular cystic follicles using microarray, RT-PCR and Western blotting analyses. In microarray data, AQP4 expression was decreased, whereas AQP7 was increased in cystic follicles. Additional experiments were focused on the AQP7 expression increased in cystic follicles. The microarray data was confirmed by semi-quantitative polymerase chain reaction (PCR) and Western blot analysis. AQP7 mRNA and protein expressions were significantly increased in the cystic follicles (p<0.05). Application of estrogen ($10{\mu}g/ml$) to bovine ovarian cells showed a trend of increase in AQP7 expression. From these results, we suggest that the increase in AQP7 expression in cystic follicles may play an important role in movement of water in bovine ovary. In addition, AQP7, a aquaglyceroporin permeating water and glycerol, could be a good target in development of methods for the cryopreservation of bovine ovary.
Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus) has been as an model animal for studing the neurological disease such as stroke and epilepsy because of the congenital incompleteries in Willis circle, as well as the investigation of water metabolism because of the long time-survival in the condition of water-deprived desert condition, compared with other species animal. Aquaporin 2 (AQP2) expressed at the surface of principal cells in collecting duct results from an equilibrium between the AQP2 in intracellular vesicles and the AQP2 on the plasma membrane. Aquaporin 4 (AQP4), which is expressed in cell in a wide range of organ, is also present in the collecting duct principal cells where this is abundant in the basolateral plasma membranes and represent potential exit pathways from the cell for water entering via AQP2. In this research, we divide 3 groups of which each group include the 5 animals. In the study of 7 or 14 days water restricted condition, we investigated the AQP2 and AQP4 by using a quantitative immunohistochemistry in the kidney. The results obtained in this study were summarized as followings. AQP2 is abundant in the apical plasma membrane and apical vesicles in the collecting duct principal cell and at rare abundance in connecting tubules. In the water-deprived Mongolian gerbil kidney, expression of AQP2 was continuosly increased in the cortical collecting duct and inner medullary collecting duct. This increase was both the apical region and cytoplasm. AQP4 is mainly expressed in the inner medulla, although some expression is also noted in the more proximal segment. In the water-deprived Mongolian gerbil kidney, AQP4 was also increased in the inner medullary collecting duct. Immunoactivity was increased in entire inner medullary collecting duct and newly detected in cytoplasm of principal cell. These findings suggest that increased levels of AQP2 and AQP4 in the cortical and inner medulalry collecting duct may play a important role for maintain fluid balance in the water-deprived kidney.
Aquaperin 4 (AQP4) is the mercurial water channel expressed abundantly in brain, especially the region related with cerebrospinal fluid reabsorption and osmoregulation. The primary structure of AQP4 water channel was elucidated but the molecular mechanism of AQP4 channel regulation is still unknown. To investigate the possible regulation of AQP4 water channel by phosphorylation via various protein kinases, osmotic water permeability of AQP4 expressed in Xenopus oocytes was measured by videomicroscopy technique. Forskolin (10 $\mu$M) did not affect osmotic water permeability of oocytes injected with AQP4 cRNA, excluding the regulation of AQP4 water cnannel by protein kinase A. Osmotic water permeability (P아래첨자) of AQP4-expressed oocytes was ingibited by the pretreatmeat of BAPTA/AM (up to 500$\mu$M), an intracellular Ca윗첨자 chelator, and calmidazolium (100$\mu$M), a specific Ca윗첨자/calmodulin antagonist, in a dose-dependent manner. The inhibition of osmotic water permeability (P아래첨자) by the calmidazolium treatment was completely reversed by the addition of calyculin A (0.1$\mu$M), a nonspecific phosphatase inhibitor. Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), a protein kinase C activator, had biphasic effects on osmotic water permeability in AQP4 cRNA injected oocytes depending on its concentration; 21% increase by 100 nM PMA, 35% decrease by 1$\mu$M PMA. These effects were reversed with 2$\mu$M staurosporine, a nonspecific PKC inhibitor. These results suggest that phosphorylation of AQP4 water channel by Ca윗첨자/calmodulin kinase and protein kinase C might regulate the osmotic water permeability.
Seo, Min Joon;Lim, Ju Hyun;Kim, Dong-Hwan;Bae, Hae-Rahn
Development and Reproduction
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v.22
no.3
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pp.263-273
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2018
Aquaporin (AQP) 3, a facilitated transporter of water and glycerol, expresses in placenta and fetal membranes, but the detailed localization and function of AQP3 in placenta remain unclear. To elucidate a role of AQP3 in placenta, we defined the expression and cellular localization of AQP3 in placenta and fetal membranes, and investigated the structural and functional differences between wild-type and AQP3 null mice. Gestational sacs were removed during mid-gestational period and amniotic fluid was aspirated for measurements of volume and composition. Fetuses with attached placenta and fetal membranes were weighed and processed for histological assessment. AQP3 strongly expressed in basolateral membrane of visceral yolk sac cells of fetal membrane, the syncytiotrophoblasts of the labyrinthine placenta and fetal nucleated red blood cell membrane. Mice lacking AQP3 did not exhibit a significant defect in differentiation of trophoblast stem cells and normal placentation. However, AQP3 null fetuses were smaller than their control litter mates in spite of a decrease in litter size. The total amniotic fluid volume per gestational sac was reduced, but the amniotic fluid-to-fetal weight ratio was increased in AQP3 null mice compared with wild-type mice. Glycerol, free fatty acid and triglyceride levels in amniotic fluid of AQP3 null mice were significantly reduced, whereas lactate level increased when compared to those of wild-type mice. These results suggest a role for AQP3 in supplying nutrients from yolk sac and maternal blood to developing fetus by facilitating transport of glycerol in addition to water, and its implication for the fetal growth in utero.
Water transport in highly-permeable membranes is facilitated by some specialized pathways, which are called aquaporins (AQP). AQP1 (AQP-CHIP) is the first recognized aquaporin identified from red cells and renal proximal tubules. Up until now 4 other aquaporin homologs have been reported. Each aquaporin has its unique tissue distribution and regulatory mechanims. To elucidate molecular mechanisms for their transcription regulation and tissue-specific expression isolation of aquaporin genes is required. To clone promoters of the AQP family mouse genomic library was screened by the 1st exon-specific probe of AQP4, and 5 different plaques were positively hybridized. Phage DNAs were purified and characterized by restriction mapping and sequencing. One of them is the mouse AQP-CD gene. The gene was consisted of 4 exons and the exon-intron boundaries of mouse AQP-CD gene were identified at identical positions in other related genes. The 5'-flanking region of AQP-CD gene contains one classic TATA box, a GATA consensus sequence, an E-box and a cyclic AMP-responsive element. The cloning of the mouse AQP-CD gene, of which product is expressed in the collecting duct and is responsible for antidiuresis by vasopressin, will contribute to understand the molecular mechanisms of tissue-specific expression and regulation of AQP-CD gene under various conditions.
Kim, Chang-Woon;Choi, Eun-Ju;Kim, Eun-Jin;Siregar, Adrian S.;Han, Jaehee;Kang, Dawon
Journal of Animal Reproduction and Biotechnology
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v.35
no.4
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pp.315-322
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2020
Aquaporin channels (AQPs) are known to play an important role in the development of ovarian follicles through their function in water transport pathways. Compared to other AQPs, research on the role of AQP4 in female reproductive physiology, particularly in cattle, remains limited. In our previous study, gene chip microarray data showed a downregulation of AQP4 in bovine cystic follicles. This study was performed to validate the AQP4 expression level at the protein level in bovine follicles using immunohistochemistry, Western blotting, and immunoprecipitation assays. Immunostaining data showed that AQP4 was expressed in granulosa and theca cells of bovine ovarian follicles. The ovarian follicles were classified according to size as small (< 10 mm) or large (> 25 mm) in diameter. Consistent with earlier microarray data, semi-quantitative PCR data showed a decrease in AQP4 mRNA expression in large follicles. Western blot analysis showed a downregulation of the AQP4 protein in large follicles. In addition, AQP4 was immunoprecipitated and blotted with anti-AQP4 antibody in small and large follicles. Accordingly, AQP4 exhibited a low expression in large follicles. These results show that AQP4 is downregulated in bovine ovarian large follicles, suggesting that the downregulation of AQP4 expression may interfere with follicular water transport, leading to bovine follicular cysts.
Whether there exists a sympathetic neural regulation on the aquaporin (AQP) channels in the kidney was examined. Male Sprague-Dawley rats were used. They were renal nerve denervated by stripping the nervous and connective tissues passing along the renal artery and vein, and painting these vessels with 10% phenol solution through a midline abdominal incision. Three days later, the expression of AQP1-4 proteins in the denervated kidneys was determined. The content of norepinephrine was found significantly decreased following the denervation. Accordingly, the expression of AQP2 proteins was markedly decreased. The expression of AQP3 and AQP4 was also slightly but significantly decreased, while that of AQP1 was not. Neither the basal nor the AVP-stimulated accumulation of cAMP was significantly affected in the denervated kidney. It is suggested that the sympathetic nervous system has a tonic stimulatory effect on AQP channels in the kidney.
Overexpression of several aquaporins (AQPs) has been reported in different types of human cancer but their role in carcinogenesis, for example in the cervix, have yet to be clearly defined. In this study, expression of AQPs in cervical carcinomawas investigated by real-time PCR, immunofluorescent and immunohistochemical assays and evaluated for correlations with clinicopathologic variables. AQP1, 3, 8 exhibited differential expression in cervical carcinoma, corresponding CIN and mild cervicitis. AQP1 was predominantly localized in the microvascular endothelial cell in the stroma of mild cervicitis, CIN and cervical carcinoma. AQP3 and AQP8 were localized in the membrane of normal squamous epithelium and carcinoma cells, local signals being more common than diffuse staining. AQP1 and AQP3 expression was remarkably stronger in cervical cancer than in mild cervicitis and CIN2-3 (P<0.05). AQP8 expression was highest in CIN2-3 (91.7%), but levels in cervical carcinoma were also higher than in mild cervicitis. AQP1, AQP3, AQP8 expression significantly increased in advanced stage, deeper infiltration, metastatic lymph nodes and larger tumor volume (P<0.05). Our findings showed that AQPs might play important roles in cervical carcinogenesis and tumour progression in Uygur women.
Park, Nam-Cheol;Park, Young-Soo;Oh, Gom-Su;Jung, Jin-Sup
Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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v.27
no.2
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pp.133-144
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2000
Objective: Several water channels (aquaporins; AQP) that belong to the MIP (major intrinsic protein) family have identified. In the selected tissues including red blood cells or renal tubules, water movements are abundant and/or physiologically important. Unexpectedly, a high water permeability of human and ram sperm has been reported. Recent studies showed that AQP7 and AQP8 are present in testes, so that the high water permeability of human sperm suggested to be mediated by AQPs. Method: To identify the identity of aquaporins expressed in testes, RT-PCR was performed using degenerative primers, which were designed to correspond to highly conserved sequences surrounding the Asn-Pro-Ala (NPA) motifs in the aquaporins. New expressed AQP series were reconfirmed by immunohistochemical study using rabbit polyclonal antibodies. Results: DNA sequencing of PCR products revealed that AQP2 and AQP3 mRNA as well as AQP7 and AQP8 are expressed in human and rat testes. In human and rat testes, AQP2 are expressed in spermatozoa, interstitial cells and myofibroblasts and AQP3 are expressed in myofibroblasts of semineferous tubules on immunocytochemical stain. Conclusion: These results indicate that multiple aquaporins are expressed in testes, and that they may have important roles in the spermatogenesis and the germ cell function of testis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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