Study of AQP2 role in cell volume regulation

La capacidad de las células para regular su volumen es esencial para el mantenimiento de la homeostasis celular en condiciones de anisotonia. Nosotros previamente informamos, en una línea celular que deriva de túbulo colector cortical de rata (RCCD_1), que la presencia de la acuaporina 2 (AQP2) en la membrana celular es crítica para la activación rápida de mecanismos de regulación de volumen luego de un shock hipotónico (RVD). El objetivo de este trabajo de tesis fue investigar la vía de señalización que relaciona la AQP2 con esta activación rápida de RVD. Probamos la hipótesis de que AQP2 podría tener un papel en la activación de la entrada de calcio por hipotonía e investigamos su importancia en la regulación del volumen celular. Para ello estudiamos la [Ca^2+]i y el volumen celular en respuesta a un shock hipotónico en células WT- RCCD1 (no expresan acuaporinas) y en células AQP2-RCCD_1 (transfectadas con AQP2). Encontramos, que luego de la exposición a un gradiente hipotónico, sólo en las células que expresan AQP2 se observa un sustancial aumento [Ca^2+]i. Este aumento de la [Ca^2+]i es fuertemente dependiente del calcio extracelular y de depósitos intracelulares. La exposición de las células AQP2-RCCD_11 a HgCl_2 (inhibidor de las acuaporinas), gadolinio y rojo de rutenio (inhibidores del TRPV4) redujeron el aumento [Ca^2+]i . Además, la exposición de las células a estos inhibidores disminuyó el rápido RVD. Estudios de inmunofluorescencia mostraron que, en condiciones de isotonía el TRPV4 se distribuye principalmente en el compartimento intracelular en ambas líneas celulares. Sin embargo en condiciones de hipotonía el TRPV4 es translocado a la membrana celular sólo en las células que expresan AQP2. En esta tesis proponemos la existencia de una asociación funcional entre la AQP2 y el TRPV4, esencial para la generación de señales de calcio inducidas por swelling y necesarias para la activación rápida de los mecanismos de regulación de volumen celular.The ability of cells to regulate their volume is essential for maintenance of cellular homeostasis under anisotonic environmental conditions. We previously reported in a rat cortical collecting duct cell line (RCCD_1) that the presence of aquaporin 2 (AQP2) in the cell membrane is critical for the rapid activation of regulatory volume decrease mechanisms (RVD). The aim of our present work was to investigate the signalling pathway that links AQP2 to this rapid RVD activation. We tested the hypothesis that AQP2 could have a role in activation of calcium entry by hypotonicity and its implication in cell volume regulation. We studied [Ca^2+]i and cell volume changes in response to a hypotonic shock in WT-RCCD1 (not expressing aquaporins) and in AQP2-RCCD_1 (transfected with AQP2) cells. We found that after a hypotonic shock only AQP2-RCCD_1 cells exhibit a substantial increase in [Ca^2+]i. This [Ca2+]i increase is strongly dependent on extracellular Ca^2+ and on intracellular stores. Exposure of AQP2- RCCD1 cells to HgCl_2 (aquaporin inhibitor), gadolinium and ruthenium red (TRPV4 inhibitors) reduced the increase in [Ca^2+]i. Furthermore, exposure of cells to all of the above described conditions impaired rapid RVD. Immunofluorescence studies show that under isotonic conditions TRPV4 is distributed mainly in intracellular compartment in both cell lines. However under hypotonic conditions TRPV4 is translocated to the cell membrane only in AQP2-RCCD1 cells. In this thesis we suggest the existence of a functional interaction between AQP2 and TRPV4, which is essential for the calcium signal generation induced by swelling and necessary for a rapid activation of the mechanisms of cell volume regulation.Fil:Galizia, Luciano. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina