Effect of PANNEXIN 1 knockout on contraction of mouse mesenteric arteries in obstructive cholestasis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In liver disease, pannexin 1 (Panx1) expression in hepatic tissue increases, whereas genetic deletion of Panx1 appears to exert a protective effect against disease progression. This study aimed to explore the role of Panx1 in regulating mesenteric arterial tone in a mouse model of obstructive cholestasis (OC), induced by common bile duct ligation for three weeks. In wild-type mice, OC elevated Panx1 expression in mesenteric arteries, but contractile responses to an α1-adrenoceptor agonist and ATP remained unchanged. In contrast, mesenteric arteries from Panx1 knockout mice exhibited enhanced responses to both agonists under OC, along with increased NTPDase1 mRNA levels. These effects of OC in knockout animals may be associated with the activation of Panx1-independent pathways of ATP release from cells.

About the authors

O. O Kiryukhina

A. A. Kharkevich Institute for Information Transmission Problems, Russian Academy of Sciences

Email: keyu@yandex.ru
Moscow, Russia

M. G Pechkova

A. A. Kharkevich Institute for Information Transmission Problems, Russian Academy of Sciences; Institute of Biomedical Problems, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia; Moscow, Russia

O. S Tarasova

Institute of Biomedical Problems, Russian Academy of Sciences; Moscow State University named after M.V. Lomonosov

Moscow, Russia; Moscow, Russia

References

  1. Battulin N., Kovalzon V.M., Korablev A., Serova I., Kiryukhina O.O., Pechkova M.G., Bogotskoy K.A., Tarasova O.S., Panchin Y. Pannexin 1 transgenic mice: human diseases and sleep-wake function revision // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 10. P. 5269. doi: 10.3390/ijms22105269
  2. Banz Y, Beldi G, Wu Y, Atkinson B, Usheva A, Robson SC. CD39 is incorporated into plasma microparticles where it maintains functional properties and impacts endothelial activation // Br J Haematol. 2008. V.142 №4. P. 627–37. doi: 10.1111/j.1365-2141.2008.07230.x.
  3. Bao R., Shui X., Hou J., Li J., Deng X., Zhu X., Yang T. Adenosine and the adenosine A2A receptor agonist, CGS21680, upregulate CD39 and CD73 expression through E2F-1 and CREB in regulatory T cells isolated from septic mice // International Journal of Molecular Medicine. 2016. V. 38. № 3. P. 969–975. doi: 10.3892/ijmm.2016.2679.
  4. Billaud M., Chiu Y.H., Lohman A.W., Parpaite T., Butcher J.T., Mutchler S.M., DeLalio L.J., Artamonov M.V., Sandilos J.K., Best A.K., Somlyo A.V., Thompson R.J., Le T.H., Ravichandran K.S., Bayliss D.A., Isakson B.E. A molecular signature in the pannexin1 intracellular loop confers channel activation by the α1 adrenoreceptor in smooth muscle cells // Sci Signal. 2015. V. 8. № 364. P. ra17. doi: 10.1126/scisignal.2005824.
  5. Billaud M., Lohman A.W., Straub A.C., Looft-Wilson R., Johnstone S.R., Araj C.A., Best A.K., Chekeni F.B., Ravichandran K.S., Penuela S., Laird D.W., Isakson B.E. Pannexin 1 regulates α1-adrenergic receptor- mediated vasoconstriction // Circ Res. 2011. V. 109. № 1. P. 80–5. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.110.237594.
  6. Bol M., Wang N., De Bock M., Wacquier B., Decrock E., Gadicherla A., Decaluwé K., Vanheel B., van Rijen H.V., Krysko D.V., Bultynck G., Dupont G., Van de Voorde J., Leybaert L. At the cross-point of connexins, calcium, and ATP: blocking hemichannels inhibits vasoconstriction of rat small mesenteric arteries // Cardiovasc Res. 2017 V. 113. № 2. P. 195–206. doi: 10.1093/cvr/cvw215.
  7. Bolognesi M., Di Pascoli M., Verardo A., Gatta A. Splanchnic vasodilation and hyperdynamic circulatory syndrome in cirrhosis // World J Gastroenterol. 2014. V. 20. № 10. P. 2555–63.
  8. Boyce A.K.J., Kim M.S., Wicki-Stordeur L.E., Swayne L.A. ATP stimulates pannexin 1 internalization to endosomal compartments // Biochemical Journal. 2015. V. 470. № 3. P.319–330. doi: 10.1042/BJ20141551.
  9. Boyce A.K.J., Swayne L.A. P2X7 receptor cross-talk regulates ATP-induced pannexin 1 internalization // Biochemical Journal. 2017. V. 474. № 13. P. 2133–2144. doi: 10.1042/BCJ20170257.
  10. Burnstock G. Purinergic regulation of vascular tone and remodeling // Autonomic & Autacoid Pharmacology. 2009. V. 29. № 3. P. 63–72. doi: 10.1111/j.1474-8673.2009.00435.x.
  11. Burnstock G. Purinergic signaling in the cardiovascular system // Circulation Research. 2017. V. 120. № 1. P. 207–228. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.116.309726.
  12. Burnstock G. Purinergic signaling and endothelium // Current Vascular Pharmacology. 2016. V. 14. № 2. P. 130–145. doi: 10.2174/1570161114666151202204948.
  13. Burnstock G., Ralevic V. Purinergic signaling and blood vessels in health and disease // Pharmacological Reviews. 2013. V. 66. № 1. P. 102–192. doi: 10.1124/pr.113.008029.
  14. Crespo Yanguas S., da Silva T.C., Pereira I.V.A., Maes M., Willebrords J., Shestopalov V.I., Goes B.M., Sayuri Nogueira M., Alves de Castro I., Romualdo G.R., Barbisan L.F., Gijbels E., Yinken M., Cogliati B. Genetic ablation of pannexin1 counteracts liver fibrosis in a chemical, but not in a surgical mouse model // Arch Toxicol. 2018. V. 92. № 8. P. 2607–2627. doi: 10.1007/s00204-018-2255-3.
  15. Dahl G. ATP release through pannexon channels // Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences. 2015. V. 370. № 1672. P. 20140191. doi: 10.1098/rstb.2014.0191
  16. DeLalio L.J., Keller A.S., Chen J., Boyce A.K.J., Artamonov M.V., Askew-Page H.R., Keller T.C.S. 4th, Johnstone S.R., Weaver R.B., Good M.E., Murphy S.A., Best A.K., Mintz E.L., Penuela S., Greenwood I.A., Machado R.F., Somlyo A.V., Swayne L.A., Minshall R.D., Isakson B.E. Interaction Between Pannexin 1 and Caveolin-1 in Smooth Muscle Can Regulate Blood Pressure // Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2018. V. 38. № 9. P. 2065–2078. doi: 10.1161/ATVBAHA.118.311290.
  17. Di Virgilio F., Sarti A.C., Coutinho-Silva R. Purinergic signaling, DAMPs, and inflammation // Am J Physiol Cell Physiol. 2020. V. 318. № 5. P. C832-C835. doi: 10.1152/ajpcell.00053.2020.
  18. Dunaway L.S., Billaud M., Macal E., Good M.E., Medina C.B., Lorenz U., Ravichandran K., Koval M., Isakson B.E. Amount of Pannexin 1 in Smooth Muscle Cells Regulates Sympathetic Nerve-Induced Vasoconstriction // Hypertension. 2023. V. 80 № 2. P. 416–425. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.122.20280.
  19. Fagoonee S., Armitano F., Manco M., Olivero M., Bizzaro F., Magagnotti C., Andolfo A., Mulascioco B., Forni M., Todeschi S., Tolosano E., Bocchietto E., Calogero R., Altruda F. Circulating Extracellular Vesicles Contain Liver-Derived RNA Species as Indicators of Severe Cholestasis-Induced Early Liver Fibrosis in Mice // Antioxid Redox Signal. 2022. V. 36. № 7–9. P. 480–504. doi: 10.1089/ars.2021.0023.
  20. Gaete P.S., Lillo M.A., Figueroa X.F. Functional role of connexins and pannexins in the interaction between vascular and nervous system // J Cell Physiol. 2014. V. 229. № 10. P. 1336–45. doi: 10.1002/jcp.24563.
  21. Gaynullina D., Tarasova O.S., Kiryukhina O.O., Shestopalov V.I., Panchin Y. Endothelial function is impaired in conduit arteries of pannexin1 knockout mice // Biol Direct. 2014. V. 9. P. 8. doi: 10.1186/1745-6150-9-8.
  22. Gaynullina D., Shestopalov V.I., Panchin Y., Tarasova O.S. Pannexin 1 facilitates arterial relaxation via an endothelium-derived hyperpolarization mechanism // FEBS Letters. 2015. V. 589. № 10. P. 1164–1170. doi: 10.1016/j.febslet.2015.03.018.
  23. Geerts A.M., Vanheule E., Praet M., Van Vlierberghe H., De Vos M., Colle I. Comparison of three research models of portal hypertension in mice: macroscopic, histological and portal pressure evaluation // Int J Exp Pathol. 2008. V. 89. № 4. P. 251–63. doi: 10.1111/j.1365-2613.2008.00597.x.
  24. Hu C.Q., Hou T., Xiang R., Li X., Li J., Wang T.T., Liu W.J., Hou S., Wang D., Zhao Q.H., Yu X.X., Xu M., Liu X.K., Chi Y.J., Yang J.C. PANX1-mediated ATP release confers FAM3A’s suppression effects on hepatic gluconeogenesis and lipogenesis // Mil Med Res. 2024. V. 11. № 1. P. 41. doi: 10.1186/s40779-024-00543-6.
  25. Kauffenstein G., Drouin A., Thorin-Trescases N., Bachelard H., Robaye B., D’Orléans-Juste P., Marceau F., Thorin E., Sévigny J. NTPDase1 (CD39) controls nucleotide-dependent vasoconstriction in mouse // Cardiovascular Research. 2010a. V. 85. № 1. P. 204–213. doi: 10.1093/cvr/cvp265.
  26. Kauffenstein G., Fürstenau C.R., D’Orléans-Juste P., Sévigny J. The ecto-nucleotidase NTPDase1 differentially regulates P2Y1 and P2Y2 receptor-dependent vasorelaxation // British Journal of Pharmacology. 2010b. V. 159. №3. Р. 576–585. doi: 10.1111/j.1476-5381.2009.00566.x.
  27. Kiryukhina O.O., Gaynullina D.K., Panchin Y.V., Shestopalov V.I., Tarasova O.S. Alterations of the purinergic regulation in mesenteric arteries of pannexin-1-knockout mice // Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology. 2018. V. 12. №1. Р. 62–69. doi: 10.1134/S1990747818010075
  28. Lazarowski E.R., Sesma J.I., Seminario-Vidal L., Kreda S.M. Molecular mechanisms of purine and pyrimidine nucleotide release // Adv Pharmacol. 2011. V. 61. Р. 221–61. doi: 10.1016/B978-0-12-385526-8.00008-4.
  29. Li S., Bjelobaba I., Yan Z., Kucka M., Tomić M., Stojilkovic S.S. Expression and roles of pannexins in ATP release in the pituitary gland // Endocrinology. 2011. V. 152. №6. Р. 2342–2352. doi: 10.1210/en.2010-1216.
  30. Locovei S., Wang J., Dahl G. Activation of pannexin 1 channels by ATP through P2Y receptors and by cytoplasmic calcium // FEBS Letters. 2006. V. 580. №1. Р. 239–244. doi: 10.1016/j.febslet.2005.12.004.
  31. Lohman A.W., Billaud M., Jackson B.E. Mechanisms of ATP release and signalling in the blood vessel wall // Cardiovascular Research. 2012. V. 95. №3. Р. 269–280. doi: 10.1093/cvr/cvs187.
  32. Moezi L., Dehpour A.R. Cardiovascular abnormalities in obstructive cholestasis: the possible mechanisms // Liver Int. 2013. V. 33. №1. Р. 7–15. doi: 10.1111/j.1478-3231.2012.02803.x.
  33. Mulvany M.J., Halpern W. Contractile properties of small arterial resistance vessels in spontaneously hypertensive and normotensive rats // Circ Res. 1977. V. 41. №1. Р. 19–26. doi: 10.1161/01.res.41.1.19.
  34. Panchin Y., Kelmanson I., Matz M., Lukyanov K., Usman N., Lukyanov S.A. Ubiquitous family of putative gap junction molecules // Current Biology. 2000. V. 10. №12. Р. R473–474. doi: 10.1016/s0960-9822(00)00576-5.
  35. Pelegrin P., Surprenant A. Pannexin-1 mediates large pore formation and interleukin-1beta release by the ATP-gated P2X7 receptor // EMBO J. 2006. V. 25. №21. Р. 5071–82. doi: 10.1038/sj.emboj.7601378.
  36. Qiu F., Dahl G. A permeant regulating its permeation pore: inhibition of pannexin 1 channels by ATP // American Journal of Physiology-Cell Physiology. 2009. V. 296. №2. Р. C250–C255. doi: 10.1152/ajpcell.00433.2008.
  37. Ralevic V., Dunn W.R. Purinergic transmission in blood vessels // Autonomic Neuroscience: Basic and Clinical. 2015. V. 191. Р. 48–66. doi: 10.1016/j.autneu.2015.04.007.
  38. Shao Q., Lindstrom K., Shi R., Kelly J., Schroeder A., Juusola J., Levine K.L., Esseltine J.L., Penuela S., Jackson M.F., Laird D.W. A germline variant in the PANX1 gene has reduced channel function and is associated with multisystem dysfunction // Journal of Biological Chemistry. 2016. V. 291. №24. Р. 12432–12443. doi: 10.1074/jbc.M116.717934.
  39. Sun X., Cárdenas A., Wu Y., Enjyōji K., Robson S.C. Vascular stasis, intestinal hemorrhage, and heightened vascular permeability complicate acute portal hypertension in cd39-null mice // Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2009. V. 297. №2. Р. G306–11. doi: 10.1152/ajpgi.90703.2008.
  40. Taruno A. ATP Release Channels // Int J Mol Sci. 2018. V. 19. №3. Р. 808. doi: 10.3390/ijms19030808.
  41. Velasquez S., Eugenin E.A. Role of Pannexin-1 hemichannels and purinergic receptors in the pathogenesis of human diseases // Front Physiol. 2014. V. 5. Р. 96. doi: 10.3389/fphys.2014.00096.
  42. Vial C., Evans R.J. P2X(1) receptor-deficient mice establish the native P2X receptor and a P2Y6-like receptor in arteries // Mol Pharmacol. 2002. V. 62. №6. Р. 1438–45. doi: 10.1124/mol.62.6.1438.
  43. Willebrords J., Maes M., Pereira I.V.A., da Silva T.C., Govoni V.M., Lopes V.V., Crespo Yanguas S., Shestopalov V.I., Nogueira M.S., de Castro I.A., Farhood A., Mañnaerts I., van Grunsven L., Akakpo J., Lebofsky M., Jaeschke H., Cogliati B., Vinken M. Protective effect of genetic deletion of pannexin1 in experimental mouse models of acute and chronic liver disease // Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2018. V. 1864. №3. P. 819–830. doi: 10.1016/j.bbadis.2017.12.013.
  44. Woehrle T., Yip L., Elkhal A., Sumi Y., Chen Y., Yao Y., Insel P.A., Junger W.G. Pannexin-1 hemichannel-mediated ATP release together with P2X1 and P2X4 receptors regulate T-cell activation at the immune synapse // Blood. 2010a. V. 116. №18. Р.3475–3485. doi: 10.1182/blood-2010-04-277707.
  45. Woehrle T., Yip L., Manohar M., Sumi Y., Yao Y., Chen Y., Junger W.G. Hypertonic stress regulates T cell function via pannexin-1 hemichannels and P2X receptors // Journal of Leukocyte Biology. 2010b. V. 88. №6. Р. 1181–1189. doi: 10.1189/jlb.0410211.
  46. Yegutkin G.G. Nucleotide- and nucleoside-converting ectoenzymes: Important modulators of purinergic signalling cascade // Biochim Biophys Acta. 2008. V. 1783. №5. Р. 673–694. doi: 10.1016/j.bbamcr.2008.01.024.
  47. Zhang M., Piskuric N.A., Vollmer C., Nurse C.A. P2Y2 receptor activation opens pannexin-1 channels in rat carotid body type II cells: potential role in amplifying the neurotransmitter ATP // Journal of Physiology. 2012. V. 590. №17. Р. 4335–4350. doi: 10.1113/jphysiol.2012.236265.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».