Apoptosis is a complex process essential for normal tissue development and cellular homeostasis. While biochemical events that occur late in the apoptotic process are better characterized, early physiological changes that initiate the progression of cell death remain poorly understood. Previously, we observed that lymphocytes, undergoing apoptosis in response to growth factor withdrawal, experienced a rapid and transient rise in cytosolic pH. We found that the protein responsible was the pH-regulating, plasma membrane protein Na +/H+ exchanger isoform 1 (NHE1), and that its activity was impeded by inhibition of the stress-activated kinase, p38 MAP kinase. In the current study, we examined how NHE1 is activated during apoptosis. We identified the phosphorylation sites on NHE1 that regulate its alkalinizing activity in response to a cell death stimulus. Performing targeted mutagenesis, we observed that substitution of Ser726 and Ser729 for alanines produced a mutant form of NHE1 that did not alkalinize in response to an apoptotic stimulus, and expression of which protected cells from serum withdrawal- induced death. In contrast, substitution of Ser726 and Ser729 for glutamic acids raised the basal pH and induced susceptibility to death. Analysis of serine phosphorylation showed that phosphorylation of NHE1 during apoptosis decreased upon mutation of Ser726 and Ser729. Our findings thus confirm a necessary function for NHE1 during apoptosis and reveal the critical regulatory sites that when phosphorylated mediate the alkalinizing activity of NHE1 in the early stages of a cell death response.

The mammalian Na+/H+ exchanger isoform 1 (NHE1) is a ubiquitously expressed membrane protein that regulates myocardial intracellular pH. Inhibition of NHE1 prevents hypertrophy and reduces ischemia-reperfusion (I/R) injury in animal models. To understand the regulation of NHE1 in the myocardium by phosphorylation we constructed adenoviruses, which express wild type or mutant cDNA for NHE1. Additionally, wild type and mutant NHE1 had mutations Leu163Phe/Gly174Ser, which increases NHE1 resistance to EMD87580 (NHE1 inhibitor) by 100-fold. This allowed measurement of exogenous NHE1 activity while inhibiting endogenous NHE1 activity. We examined the effects of a series of mutations of phosphorylation sites in the cytosolic domain of NHE1. Sustained intracellular acidosis and phenylephrine caused an ERK-dependent activation of NHE1 activity and phosphorylation levels. We demonstrated that amino acids Ser770 and Ser771 were essential for activation of NHE1 activity in isolated rat cardiomyocytes by sustained intracellular acidosis and phenylephrine. Furthermore, mutation of Ser770 and Ser771 to Ala prevented increased NHE1 phosphorylation by sustained intracellular acidosis and phenylephrine. This was found to occur in an ERK-dependent manner. Taken together, our results demonstrate that both sustained intracellular acidosis and phenylephrine rapidly activate the NHE1 protein in isolated cardiac cells via an ERK-dependent pathway that acts on the common amino acids Ser770 and Ser771 of the C-terminal tail of NHE1.

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O peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1) é um hormônio incretina intestinal que exerce primariamente ações anti-hiperglicemiantes. Afim de viabilizar o emprego clínico deste peptídeo para o tratamento do diabetes mellitus tipo 2, foram criadas as terapias baseadas em incretinas que incluem as gliptinas, drogas que aumentam a meia-vida circulante do GLP-1 endógeno por meio da inibição da enzima dipeptidil peptidase-4 e agonistas exógenos do receptor de GLP-1 (GLP-1R). Demonstrou-se clínica e experimentalmente que estas classes de fármacos apresentam efeitos cardiorrenais benéficos que vão além do controle glicêmico. Dentre estes efeitos cardiorrenais incluem-se: diurese, natriurese e redução da pressão arterial. Recentemente, demonstramos que o bloqueio agudo da sinalização endógena do GLP-1R, por meio da administração sistêmica do antagonista do GLP-1R, exendin-9, em ratos normotensos causou efeitos antidiuréticos e anti-natriuréticos. Estes efeitos renais encontram-se associados à redução do ritmo de filtração glomerular (RFG) e ao aumento da atividade da isoforma 3 do trocador Na+/H+ (NHE3) em túbulo proximal renal. Entretanto, os efeitos da administração crônica do bloqueador de GLP-1R sobre a função renal e níveis pressóricos ainda permanece obscuro. Assim, o presente estudo teve como objetivo testar a hipótese de que o bloqueio do GLP-1 endógeno é capaz de aumentar a pressão arterial de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) e que este efeito está associado ao aumento da atividade do NHE3 em túbulo proximal renal. Além disso, testamos a hipótese que o bloqueio do GLP-1R piora o dano renal de ratos hipertensos ao passo que o agonismo farmacológico este receptor exerce renoproteção. Para tal, ratos espontaneamente hipertensos (SHRs) com 5 semanas de idade foram tratados com exendin-9 (EX-9; 25 ug/rato/dia), com agonista de GLP-1R, o exendin-4 (EX-4, 2,5?g/rato/dia) ou solução salina (controle), através de minibombas osmóticas, por um período de 4 semanas. A pressão arterial foi aferida semanalmente através de pletismografia caudal, a urina e sangue dos ratos foram coletados para avaliação da função renal e, ao término do tratamento, houve a mensuração invasiva da pressão arterial, bem como, morte dos ratos e coleta de amostras biológicas para a realização de análises histológicas, bioquímicas e moleculares. A atividade do NHE3 em túbulo proximal renal foi determinada ao final do tratamento, em 4-5 ratos/grupo, por meio de microperfusão estacionária in vivo. Os valores da pressão arterial caudal ao final do tratamento demonstraram que os ratos tratados com exendin-9 apresentavam valores de pressão arterial maiores do que os controles (182 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0,05), enquanto que o tratamento com exendin-4 atenuou a elevação da pressão arterial em relação aos controles (161 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0,01). O aumento da pressão arterial em SHR tratados com EX-9 foi associado com maior atividade do NHE3 (1,78 ± 0,08 nmol/cm2/s) no túbulo proximal renal comparados aos controles (1,48 ± 0,10 nmol/cm2/s; p < 0,05) bem como aos SHR tratados com EX-4 (1,19 ± 0,07 nmol/cm2/s, p < 0,01). Além disso, os SHRs tratados com o antagonista de GLP-1R apresentaram níveis de excreção de proteínas urinárias, marcadores de fibrose, inflamação, estresse oxidativo e atividade do sistema renina angiotensina (SRA) intra-renal superiores aos do controle. Por outro lado, a administração sistêmica de EX-4 exerceu efeitos anti-proteinurico, anti-inflamatório e antioxidante. A renoproteção mediada pelo tratamento com EX-4 em SHRs foi acompanhada por redução dos níveis de angiotensina II em córtex renal, sugerindo redução da atividade do SRA intra-renal. Em conjunto, estes resultados demonstram que o bloqueio do GLP-1R intensifica o aumento da pressão arterial e exacerba o dano renal em ratos espontaneamente hipertensos. Por sua vez, o agonismo do GLP-1R exerce efeitos anti-hipertensivo e renoprotetor / Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) is an incretin intestinal hormone that primarily exerts anti-hyperglycemic actions. In order to possibilitate the clinical use of this peptide for the treatment of type 2 diabetes mellitus, the incretin based therapies were created, which include the gliptins, drugs that increase the half-life of endogenous GLP-1 through the inhibition of the enzyme dipeptidil peptidase-4, and exogenous agonists of the receptor of GLP-1 (GLP-1R). It is well established that these classes of drugs exert cardiorenal beneficial effects that go beyond glycemic control. Among these cardiorenal effects are diuresis, natriuresis and reduction of blood pressure. We have recently demonstrated that acute blocking of thebaselineGLP-1Rsignaling, via systemic administration of theGLP-1Rantagonist, Exendin-9, causes anti-diuretic and anti-natriuretic effects in normotensive rats. These renal effects are associated with reduction of the glomerular filtration rate (GFR) and stimulation of proximal tubule Na+/H+ exchanger activity isoform 3 (NHE3). However, the effects of the chronic administration of the GLP-1R blocker on renal function and blood pressure levels remain obscure. Thus, this study aimed to test the hypothesis that GLP-1Rblockade elevates blood pressure in spontaneously hypertensive rats (SHR) and that these effects are associated with upregulation of NHE3 activity. Additionally, we tested the hypothesis that GLP-1R blockade worsens kidney damage in hypertensive rats while pharmacological agonism of GLP-1R exerts renoprotection. To this end, 5-week-oldSHR were treated during 4 weeks with Exendin-9 (EX-9; 25 ug/mouse/day), the agonist of GLP-1R receptor, Exendin-4 (EX-4, 2.5 ?g/rat/day) or saline (control), via osmotic minipumps. Blood pressure was weekly measured by plethysmography and urine and blood samples were collected for renal function evaluation. Direct measurement of blood pressure, collection of biological samples for histological, biochemical and molecular analysis were performed at the end of the treatment. At the end of the treatment, 4-5 rats/group were used for determination of NHE3 proximal tubule activity by in vivo determined by stationary microperfusion. SHRs treated with EX-9 displayed higher blood pressure values than SHRs treated with vehicle (182 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0.05), while Exendin-4 treatment attenuated blood pressure compared to controls (161 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0.01). Blood pressure increase in SHRs treated with EX-9 was associated with higher NHE3 activity (1.78 ± 0.08 nmol/cm2/s) in proximal renal tubule compared to controls (1.48 ± 0.10 nmol/cm2/s; p < 0.05), whileEX-4-treatedSHR treated displayed lower NHE3 activity (1.19 ± 0.07 nmol/cm2/s, p < 0.01). Additionally, SHRs treated with the GLP-1R antagonist show higher levels of urinary protein excretion, fibrosis, inflammation, oxidative stress markers and intrarenal renin angiotensin system (RAS) activity compared to control. On the other hand, systemic administration of EX-4 exertedanti-proteinuric, anti-inflammatory and antioxidant effects. The renoprotection conferred by EX-4 treatment was accompanied by lower renal cortex angiotensin II levels suggesting that GLP-1R activation reduces intra renal RAS activity. Collectively, these results demonstrate that chronic GLP-1R blockade in hypertensive rats intensifies blood pressure increase and exacerbates renal damage. On the other hand, the GLP-1R agonism exerts anti-hypertensive and renoprotetor effects

O peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1) é um hormônio incretina intestinal que exerce primariamente ações anti-hiperglicemiantes. Afim de viabilizar o emprego clínico deste peptídeo para o tratamento do diabetes mellitus tipo 2, foram criadas as terapias baseadas em incretinas que incluem as gliptinas, drogas que aumentam a meia-vida circulante do GLP-1 endógeno por meio da inibição da enzima dipeptidil peptidase-4 e agonistas exógenos do receptor de GLP-1 (GLP-1R). Demonstrou-se clínica e experimentalmente que estas classes de fármacos apresentam efeitos cardiorrenais benéficos que vão além do controle glicêmico. Dentre estes efeitos cardiorrenais incluem-se: diurese, natriurese e redução da pressão arterial. Recentemente, demonstramos que o bloqueio agudo da sinalização endógena do GLP-1R, por meio da administração sistêmica do antagonista do GLP-1R, exendin-9, em ratos normotensos causou efeitos antidiuréticos e anti-natriuréticos. Estes efeitos renais encontram-se associados à redução do ritmo de filtração glomerular (RFG) e ao aumento da atividade da isoforma 3 do trocador Na+/H+ (NHE3) em túbulo proximal renal. Entretanto, os efeitos da administração crônica do bloqueador de GLP-1R sobre a função renal e níveis pressóricos ainda permanece obscuro. Assim, o presente estudo teve como objetivo testar a hipótese de que o bloqueio do GLP-1 endógeno é capaz de aumentar a pressão arterial de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) e que este efeito está associado ao aumento da atividade do NHE3 em túbulo proximal renal. Além disso, testamos a hipótese que o bloqueio do GLP-1R piora o dano renal de ratos hipertensos ao passo que o agonismo farmacológico este receptor exerce renoproteção. Para tal, ratos espontaneamente hipertensos (SHRs) com 5 semanas de idade foram tratados com exendin-9 (EX-9; 25 ug/rato/dia), com agonista de GLP-1R, o exendin-4 (EX-4, 2,5?g/rato/dia) ou solução salina (controle), através de minibombas osmóticas, por um período de 4 semanas. A pressão arterial foi aferida semanalmente através de pletismografia caudal, a urina e sangue dos ratos foram coletados para avaliação da função renal e, ao término do tratamento, houve a mensuração invasiva da pressão arterial, bem como, morte dos ratos e coleta de amostras biológicas para a realização de análises histológicas, bioquímicas e moleculares. A atividade do NHE3 em túbulo proximal renal foi determinada ao final do tratamento, em 4-5 ratos/grupo, por meio de microperfusão estacionária in vivo. Os valores da pressão arterial caudal ao final do tratamento demonstraram que os ratos tratados com exendin-9 apresentavam valores de pressão arterial maiores do que os controles (182 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0,05), enquanto que o tratamento com exendin-4 atenuou a elevação da pressão arterial em relação aos controles (161 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0,01). O aumento da pressão arterial em SHR tratados com EX-9 foi associado com maior atividade do NHE3 (1,78 ± 0,08 nmol/cm2/s) no túbulo proximal renal comparados aos controles (1,48 ± 0,10 nmol/cm2/s; p < 0,05) bem como aos SHR tratados com EX-4 (1,19 ± 0,07 nmol/cm2/s, p < 0,01). Além disso, os SHRs tratados com o antagonista de GLP-1R apresentaram níveis de excreção de proteínas urinárias, marcadores de fibrose, inflamação, estresse oxidativo e atividade do sistema renina angiotensina (SRA) intra-renal superiores aos do controle. Por outro lado, a administração sistêmica de EX-4 exerceu efeitos anti-proteinurico, anti-inflamatório e antioxidante. A renoproteção mediada pelo tratamento com EX-4 em SHRs foi acompanhada por redução dos níveis de angiotensina II em córtex renal, sugerindo redução da atividade do SRA intra-renal. Em conjunto, estes resultados demonstram que o bloqueio do GLP-1R intensifica o aumento da pressão arterial e exacerba o dano renal em ratos espontaneamente hipertensos. Por sua vez, o agonismo do GLP-1R exerce efeitos anti-hipertensivo e renoprotetor / Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) is an incretin intestinal hormone that primarily exerts anti-hyperglycemic actions. In order to possibilitate the clinical use of this peptide for the treatment of type 2 diabetes mellitus, the incretin based therapies were created, which include the gliptins, drugs that increase the half-life of endogenous GLP-1 through the inhibition of the enzyme dipeptidil peptidase-4, and exogenous agonists of the receptor of GLP-1 (GLP-1R). It is well established that these classes of drugs exert cardiorenal beneficial effects that go beyond glycemic control. Among these cardiorenal effects are diuresis, natriuresis and reduction of blood pressure. We have recently demonstrated that acute blocking of thebaselineGLP-1Rsignaling, via systemic administration of theGLP-1Rantagonist, Exendin-9, causes anti-diuretic and anti-natriuretic effects in normotensive rats. These renal effects are associated with reduction of the glomerular filtration rate (GFR) and stimulation of proximal tubule Na+/H+ exchanger activity isoform 3 (NHE3). However, the effects of the chronic administration of the GLP-1R blocker on renal function and blood pressure levels remain obscure. Thus, this study aimed to test the hypothesis that GLP-1Rblockade elevates blood pressure in spontaneously hypertensive rats (SHR) and that these effects are associated with upregulation of NHE3 activity. Additionally, we tested the hypothesis that GLP-1R blockade worsens kidney damage in hypertensive rats while pharmacological agonism of GLP-1R exerts renoprotection. To this end, 5-week-oldSHR were treated during 4 weeks with Exendin-9 (EX-9; 25 ug/mouse/day), the agonist of GLP-1R receptor, Exendin-4 (EX-4, 2.5 ?g/rat/day) or saline (control), via osmotic minipumps. Blood pressure was weekly measured by plethysmography and urine and blood samples were collected for renal function evaluation. Direct measurement of blood pressure, collection of biological samples for histological, biochemical and molecular analysis were performed at the end of the treatment. At the end of the treatment, 4-5 rats/group were used for determination of NHE3 proximal tubule activity by in vivo determined by stationary microperfusion. SHRs treated with EX-9 displayed higher blood pressure values than SHRs treated with vehicle (182 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0.05), while Exendin-4 treatment attenuated blood pressure compared to controls (161 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0.01). Blood pressure increase in SHRs treated with EX-9 was associated with higher NHE3 activity (1.78 ± 0.08 nmol/cm2/s) in proximal renal tubule compared to controls (1.48 ± 0.10 nmol/cm2/s; p < 0.05), whileEX-4-treatedSHR treated displayed lower NHE3 activity (1.19 ± 0.07 nmol/cm2/s, p < 0.01). Additionally, SHRs treated with the GLP-1R antagonist show higher levels of urinary protein excretion, fibrosis, inflammation, oxidative stress markers and intrarenal renin angiotensin system (RAS) activity compared to control. On the other hand, systemic administration of EX-4 exertedanti-proteinuric, anti-inflammatory and antioxidant effects. The renoprotection conferred by EX-4 treatment was accompanied by lower renal cortex angiotensin II levels suggesting that GLP-1R activation reduces intra renal RAS activity. Collectively, these results demonstrate that chronic GLP-1R blockade in hypertensive rats intensifies blood pressure increase and exacerbates renal damage. On the other hand, the GLP-1R agonism exerts anti-hypertensive and renoprotetor effects

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