@article{SpitzelWagnerBreyeretal.2022,
  author    = {Spitzel, Marlene and Wagner, Elise and Breyer, Maximilian and Henniger, Dorothea and Bayin, Mehtap and Hofmann, Lukas and Mauceri, Daniela and Sommer, Claudia and {\"U}{\c{c}}eyler, Nurcan},
  title     = {Dysregulation of immune response mediators and pain-related ion channels is associated with pain-like behavior in the GLA KO mouse model of Fabry disease},
  series = {Cells},
  volume    = {11},
  journal   = {Cells},
  number    = {11},
  issn      = {2073-4409},
  doi       = {10.3390/cells11111730},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-275186},
  year      = {2022},
  abstract  = {Fabry disease (FD) is a rare life-threatening disorder caused by deficiency of the alpha-galactosidase A (GLA) enzyme with a characteristic pain phenotype. Impaired GLA production or function leads to the accumulation of the cell membrane compound globotriaosylceramide (Gb3) in the neurons of the dorsal root ganglia (DRG) of FD patients. Applying immunohistochemistry (IHC) and quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT PCR) analysis on DRG tissue of the GLA knockout (KO) mouse model of FD, we address the question of how Gb3 accumulation may contribute to FD pain and focus on the immune system and pain-associated ion channel gene expression. We show a higher Gb3 load in the DRG of young (<6 months) (p < 0.01) and old (≥12 months) (p < 0.001) GLA KO mice compared to old wildtype (WT) littermates, and an overall suppressed immune response in the DRG of old GLA KO mice, represented by a reduced number of CD206\(^+\) macrophages (p < 0.01) and lower gene expression levels of the inflammation-associated targets interleukin(IL)1b (p < 0.05), IL10 (p < 0.001), glial fibrillary acidic protein (GFAP) (p < 0.05), and leucine rich alpha-2-glycoprotein 1 (LRG1) (p < 0.01) in the DRG of old GLA KO mice compared to old WT. Dysregulation of immune-related genes may be linked to lower gene expression levels of the pain-associated ion channels calcium-activated potassium channel 3.1 (KCa3.1) and transient receptor potential ankyrin 1 channel (TRPA1). Ion channel expression might further be disturbed by impaired sphingolipid recruitment mediated via the lipid raft marker flotillin-1 (FLOT1). This impairment is represented by an increased number of FLOT1\(^+\) DRG neurons with a membranous expression pattern in old GLA KO mice compared to young GLA KO, young WT, and old WT mice (p < 0.001 each). Further, we provide evidence for aberrant behavior of GLA KO mice, which might be linked to dysregulated ion channel gene expression levels and disturbed FLOT1 distribution patterns. Behavioral testing revealed mechanical hypersensitivity in young (p < 0.01) and old (p < 0.001) GLA KO mice compared to WT, heat hypersensitivity in young GLA KO mice (p < 0.001) compared to WT, age-dependent heat hyposensitivity in old GLA KO mice (p < 0.001) compared to young GLA KO mice, and cold hyposensitivity in young (p < 0.001) and old (p < 0.001) GLA KO mice compared to WT, which well reflects the clinical phenotype observed in FD patients.},
  language  = {en}
}
@article{PlanesNinolesRubioetal.2015,
  author    = {Planes, Maria D. and Ni{\~n}oles, Regina and Rubio, Lourdes and Bissoli, Gaetano and Bueso, Eduardo and Garc{\´i}a-S{\´a}nchez, Mar{\´i}a J. and Alejandro, Santiago and Gonzalez-Guzm{\´a}n, Miguel and Hedrich, Rainer and Rodriguez, Pedro L. and Fern{\´a}ndez, Jos{\´e} A. and Serrano, Ram{\´o}n},
  title     = {A mechanism of growth inhibition by abscisic acid in germinating seeds of Arabidopsis thaliana based on inhibition of plasma membrane \(H^+\)-ATPase and decreased cytosolic pH, \(K^+\), and anions},
  series = {Journal of Experimental Botany},
  volume    = {66},
  journal   = {Journal of Experimental Botany},
  number    = {3},
  doi       = {10.1093/jxb/eru442},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121221},
  pages     = {813-25},
  year      = {2015},
  abstract  = {The stress hormone abscisic acid (ABA) induces expression of defence genes in many organs, modulates ion homeostasis and metabolism in guard cells, and inhibits germination and seedling growth. Concerning the latter effect, several mutants of Arabidopsis thaliana with improved capability for \(H^+\) efflux (wat1-1D, overexpression of AKT1 and ost2-1D) are less sensitive to inhibition by ABA than the wild type. This suggested that ABA could inhibit \(H^+\) efflux (\(H^+\)-ATPase) and induce cytosolic acidification as a mechanism of growth inhibition. Measurements to test this hypothesis could not be done in germinating seeds and we used roots as the most convenient system. ABA inhibited the root plasma-membrane H+-ATPase measured in vitro (ATP hydrolysis by isolated vesicles) and in vivo (\(H^+\) efflux from seedling roots). This inhibition involved the core ABA signalling elements: PYR/PYL/RCAR ABA receptors, ABA-inhibited protein phosphatases (HAB1), and ABA-activated protein kinases (SnRK2.2 and SnRK2.3). Electrophysiological measurements in root epidermal cells indicated that ABA, acting through the PYR/PYL/RCAR receptors, induced membrane hyperpolarization (due to \(K^+\) efflux through the GORK channel) and cytosolic acidification. This acidification was not observed in the wat1-1D mutant. The mechanism of inhibition of the \(H^+\)-ATPase by ABA and its effects on cytosolic pH and membrane potential in roots were different from those in guard cells. ABA did not affect the in vivo phosphorylation level of the known activating site (penultimate threonine) of (\(H^+\)-ATPase in roots, and SnRK2.2 phosphorylated in vitro the C-terminal regulatory domain of (\(H^+\)-ATPase while the guard-cell kinase SnRK2.6/OST1 did not.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Jeworutzki2009,
  author    = {Jeworutzki, Elena},
  title     = {Elektrophysiologische Untersuchungen zur fr{\"u}hen Erkennungsphase zwischen Pflanzen und Mikroorganismen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47489},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {An der pflanzlichen Plasmamembran geschieht die erste Wahrnehmung von mikrobiellen Molek{\"u}len, die MAMPs genannt werden. MAMP/PAMP Rezeptoren leiten fr{\"u}he Abwehrantworten, wie die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), externe Alkalisierung oder Ethylen, ein. Die Arabidopsis FLS2 rezeptorartige Kinase (RLK) stellt einen plasmamembran-lokalisierten MAMP Rezeptor dar, der {\"u}ber die Detektion des Flagellum von Pseudomonas species, eine basale Immunit{\"a}t in Arabidopsis thaliana vermittelt. Flg22, der k{\"u}rzeste aktive Teil des bakteriellen Flagellins besteht aus 22 Aminos{\"a}uren und ist der bestuntersuchte bakterielle Elizitor. In der vorliegenden Arbeit zeigen wir eine starke Beteiligung von Ionenfl{\"u}ssen in der Initiationsphase der basalen Immunit{\"a}t. Unsere Messungen an intakten Arabidopsis Pflanzen und Pflanzengeweben sind in h{\"o}chstem Masse reproduzierbar und {\"o}ffnen eine neue Sicht, {\"u}ber die Natur von Ionentransporten in der Pflanzen - Mikroben Interaktion. Als Antwort auf die Applikation von flg22, haben wir nach einer Verz{\"o}gerungsphase von etwa 2 Minuten eine transiente, dosis-abh{\"a}ngige Depolarisation (EC50=0,2 nM) in Mesophyll- und Wurzelhaarzellen von A. thaliana messen k{\"o}nnen. Das um 2 Amins{\"a}uren k{\"u}rzere Peptid flg22 \&\#916;2 oder das Flagellin anderer Bakterien (Agrobacterium or Azospirillum) f{\"u}hrten zu keiner Membrandepolarisation. Ebenso konnten keine Membranspannungs{\"a}nderungen in dem Arabidopsis {\"O}kotypen Ws-0, dem der funktionelle FLS2 Rezeptor fehlt, detektiert werden. Die Komplementation von Ws-0 Pflanzen mit dem intakten FLS2 Rezeptorgen rief eine Resensibilisierung f{\"u}r flg22 hervor. Mit dem EF-Tu Elizitor Peptid aus E.coli, welches durch den Arabidopsis MAMP Rezeptor EFR detektiert wird, wurden {\"a}hnliche Ergebnisse erzielt. Auf der Basis von Aequorin wurden Kalzium-induzierte Lumineszenzmessungen durchgef{\"u}hrt, in denen ein transienter Anstieg der zytosolischen Kalziumkonzentration als Antwort auf die Applikation von flg22 gemessen werden konnte. Dosis-Abh{\"a}ngigkeitsmessungen von flg22 und [Ca2+]cyt wiesen zwei unterschiedliche EC50 Werte, von 43 ± 2 pM und 67 ± 42 nM, auf. M{\"o}glicherweise wird auf zwei verschiedene Kalziumpools zugegriffen oder es werden zwei verschiedene Kalziumleitf{\"a}higkeiten aktiviert. Die Ionenkanalaktivierung und folgende Depolarisation ben{\"o}tigt die aktive Rezeptorkinase. In bak1-4 Arabidopsis Pflanzen, in denen die FLS2 Untereinheit BAK1 - eine weitverbreitete RLK, die auch mit dem Brassinosteroid Rezeptor assoziiert ist - fehlt, konnte keine Depolarisation als Antwort auf flg22 gemessen werden. Arabidopsis Mesophyllzellen zeigten die typische Alkalisierung des Apoplasten als Antwort auf flg22. Nicht-invasive MIFETM Experimente mit Ionen-selektiven Elektroden ergaben, dass der pH-Anstieg durch einen Einstrom von Protonen hervorgerufen wurde. Zus{\"a}tzlich wurde ein Ausstrom von Chlorid und Kalium aufgezeichnet. {\"A}hnlich wie das Kalziumsignal waren alle detektierten Ionenstr{\"o}me von transienter Natur. Im zweiten Ansatz wurden Membranpotential-Messungen durchgef{\"u}hrt, w{\"a}hrend in der externen L{\"o}sung die Konzentrationen von Protonen, Kalzium, Kalium oder Anionen variiert wurden. Nur eine {\"A}nderung des Anionengradienten hatte einen entscheidenden Einfluss auf die flg22-induzierte Depolarisation, was die Wichtigkeit der Anionenkanalaktivierung unterstreicht. Exudat Analysen ergaben, dass Nitrat das bevorzugt transportierte Ion ist. Unter zahlreichen getesteten Ionenkanalblockern erwies sich lediglich Lanthan als effektiver Blocker des flg22-induzierten zytosolichen Kalziumanstiegs, des Protoneneinstroms und der Membrandepolarisation. Da Lanthan bekanntlich unspezifische Kationenkan{\"a}le blockt, kann man an diesem Punkt davon ausgehen, dass Kalzium-aktivierte Anionenkan{\"a}le die Membrandepolarisation vermitteln und darauf eine Aktivierung von ausw{\"a}rtsgerichteten Kaliumkan{\"a}len folgt. Zuk{\"u}nftige Studien mit Doppell{\"a}ufigen-Mikroelektroden Spannungsklemmexperimenten oder externen ionenselektiven Elektroden an intakten Schliesszellen werden helfen weitere Informationen {\"u}ber die Natur der Ionenkan{\"a}le in der basalen Immunit{\"a}t oder generell in der Pflanzen-Mikroben Interaktion zu erhalten. {\"U}ber die elektrophysiologische Charakterisierung der multiplen Ionenstr{\"o}me in der basalen Immunit{\"a}t hinaus, ist nat{\"u}rlich der n{\"a}chste wichtige Schritt das oder die Gene zu finden, die f{\"u}r die Ionenkan{\"a}le oder Transporter kodieren, die durch nicht nekrotisierende Elizitoren wie flg22 in der basalen Immunantwort in Pflanzen aktiviert werden.},
  subject      = {Calcium},
  language  = {de}
}
@article{BittnerBobakHofmannetal.2015,
  author    = {Bittner, Stefan and Bobak, Nicole and Hofmann, Majella-Sophie and Schuhmann, Michael K. and Ruck, Tobias and G{\"o}bel, Kerstin and Br{\"u}ck, Wolfgang and Wiendl, Heinz and Meuth, Sven G.},
  title     = {Murine K\(_{2P}\)5.1 Deficiency Has No Impact on Autoimmune Neuroinflammation due to Compensatory K\(_{2P}\)3.1-and K\(_{V}\)1.3-Dependent Mechanisms},
  series = {International Journal of Molecular Sciences},
  volume    = {16},
  journal   = {International Journal of Molecular Sciences},
  doi       = {10.3390/ijms160816880},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151454},
  pages     = {16880 -- 16896},
  year      = {2015},
  abstract  = {Lymphocytes express potassium channels that regulate physiological cell functions, such as activation, proliferation and migration. Expression levels of K\(_{2P}\)5.1(TASK2; KCNK5) channels belonging to the family of two-pore domain potassium channels have previously been correlated to the activity of autoreactive T lymphocytes in patients with multiple sclerosis and rheumatoid arthritis. In humans, K\(_{2P}\)5.1 channels are upregulated upon T cell stimulation and influence T cell effector functions. However, a further clinical translation of targeting K\(_{2P}\)5.1 is currently hampered by a lack of highly selective inhibitors, making it necessary to evaluate the impact of KCNK5 in established preclinical animal disease models. We here demonstrate that K\(_{2P}\)5.1 knockout (K\(_{2P}\)5.1\(^{-/-}\) mice display no significant alterations concerning T cell cytokine production, proliferation rates, surface marker molecules or signaling pathways. In an experimental model of autoimmune neuroinflammation, K\(_{2P}\)5.1\(^{-/-}\) mice show a comparable disease course to wild-type animals and no major changes in the peripheral immune system or CNS compartment. A compensatory upregulation of the potassium channels K\(_{2P}\)3.1 and K\(_{V}\)1.3 seems to counterbalance the deletion of K\(_{2P}\)5.1. As an alternative model mimicking autoimmune neuroinflammation, experimental autoimmune encephalomyelitis in the common marmoset has been proposed, especially for testing the efficacy of new potential drugs. Initial experiments show that K\(_{2P}\)5.1 is functionally expressed on marmoset T lymphocytes, opening up the possibility for assessing future K\(_{2P}\)5.1-targeting drugs.},
  language  = {en}
}