PepT1-mediated epithelial transport of dipeptides and cephalexin is enhanced by luminal leptin in the small intestine

Buyse, Marion; Berlioz, Françoise; Guilmeau, Sandra; Tsocas, Annick; Voisin, Thierry; Péranzi, Gabriel; Merlin, Didier; Laburthe, Marc; Lewin, M. J. M.; Rozé, C; Bado, André

doi:10.1172/jci13219

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“…leptin improves the transport of oligopeptides across the intestinal epithelium through the H ϩ -dependent, di-and tripeptide transporter PepT-1 in vitro and in vivo (36). Together, the results clearly demonstrate that leptin is a key hormone of the intestinal tract.…”

mentioning

confidence: 63%

Luminal Leptin Enhances CD147/MCT-1-mediated Uptake of Butyrate in the Human Intestinal Cell Line Caco2-BBE

Buyse¹,

Sitaraman²,

Liu³

et al. 2002

Journal of Biological Chemistry

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108

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In the intestine, butyrate constitutes the major energy fuel for colonocytes. However, little is known about the transport of butyrate and its regulation in the intestine.In this study we demonstrate that the monocarboxylate transporter (MCT-1) is apically polarized in model human intestinal epithelia and is involved in butyrate uptake by Caco2-BBE cell monolayers. The butyrate uptake by Caco2-BBE cell monolayers displayed conventional Michaelis-Menten kinetics and was found to be pH-dependent, Na ؉ -independent, 4,4-diisothiocyanatostilbene-2,2-disulfonic acid-insensitive, and inhibited by the monocarboxylate transporter inhibitor ␣-cyano-4-hydroxycinnamate and by an excess of unlabeled butyrate. We show that MCT-1 associates with CD147 at the apical plasma membrane in Caco2-BBE cell monolayers. Using antisense CD147, we demonstrate that the association of CD147 with MCT-1 is critical for the butyrate transport activity. Interestingly, we show for the first time hormonal regulation of CD147/MCT-1 mediated butyrate uptake. Specifically, luminal leptin significantly up-regulates MCT-1-mediated butyrate uptake by increasing its maximal velocity (V max ) without any modification in the apparent Michaelis-Menten constant (K m ). Finally, we show that luminal leptin up-regulates butyrate uptake in Caco2-BBE monolayers by two distinct actions: (i) increase of the intracellular pool of MCT-1 protein without affecting CD147 expression and (ii) translocation of CD147/MCT-1 to the apical plasma membrane of Caco2-BBE cell monolayers.

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mentioning

confidence: 63%

Luminal Leptin Enhances CD147/MCT-1-mediated Uptake of Butyrate in the Human Intestinal Cell Line Caco2-BBE

Buyse¹,

Sitaraman²,

Liu³

et al. 2002

Journal of Biological Chemistry

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“…The human enterocyte-like Caco2-BBE cell line [16][17][18][19] were grown in high glucose Dulbecco's Vogt-modified Eagle's media (DMEM, Invitrogen) supplemented with 14 mmol/l NaHCO 3 , 10% (v/v) heat-inactivated FBS and 1.5 mg/ml plasmocin. Cells were kept at 371C in 5% CO 2 and 90% humidity, and the medium was changed every other day.…”

Section: Cell Culturementioning

confidence: 99%

hPepT1 mediates bacterial tripeptide fMLP uptake in human monocytes

Charrier

Driss

Yan

et al. 2006

Laboratory Investigation

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Here, we examined hPepT1 expression in the monocytic cell line, KG-1. Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis revealed that hPepT1 is expressed in KG-1 cells, while cDNA cloning and direct sequencing confirmed the sequence of KG-1 hPepT1 (accession number, AY634368). Immunoblotting of cell lysates from KG-1 cells or macrophages isolated from human peripheral blood revealed a B100 kDa immunoreactive band mainly present in the membrane fraction. Uptake experiments showed that the transport of 20 lM radiolabeled Gly-Sarcosine ([ 14 C]Gly-Sar) in KG-1 cells was Na þ , Cl À dependent and disodium 4,4 0 -diisothiocyanatostilbene-2,2 0 -disulfonate (DIDS)-sensitive. In addition, hPepT1 activity was likely to be coupled to a Na þ /H þ exchanger, as evidenced by the fact that [ 14 C]Gly-Sar uptake was not affected by the absence of Na þ when cells were incubated at low pH (5.2). Interestingly, hPepT1-mediated transport was reduced in KG-1 cells incubated at low pH as it was also observed in nonpolarized Caco2-BBE cells. This pattern of pH-dependence is due to a disruption of the driving force of hPepT1-mediated transport events. This was supported by our finding that nonpolarized cells, Caco2-BBE cells and KG-1 cells, have an increased permeability to H þ when compared to polarized Caco2-BBE cells. Finally, we showed that hPepT1 is responsible for transporting fMLP into undifferentiated and differentiated (macrophage-like) KG-1 cells. Together, these results show that hPepT1 is expressed in nonpolarized immune cells, such as macrophages, where the transporter functions best at the physiological pH 7.2. Furthermore, we provide evidence for hPepT1-mediated fMLP transport, which might constitute a novel immune cell activation pathway during intestinal inflammation.

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“…La sécrétion rapide, à partir du pool gastrique, servirait à la gestion efficace de l'absorption intestinale des nutriments et la sécrétion tardive, à partir du pool adipocytaire, à celle du stockage et de l'utilisation des réserves énergétiques. La présence des récepteurs de la leptine le long de l'intestin et leur localisation à l'apex des entérocytes [13,14] indiquent qu'ils sont des cibles privilégiées de la leptine circulant dans la lumière intestinale. Nous avons énoncé trois hypothèses d'action dont deux impliquent des méca-nismes paracrines : (1) la leptine gastrique passe dans la circulation porte, est véhiculée jusqu'au foie où elle contrôle le métabolisme hépatique; (2) la leptine gastrique agit localement dans l'estomac en activant les afférences vagales viscéro-sensitives pour produire des signaux de satiété qui sont intégrés et traités dans le système nerveux central (SNC); (3) la leptine gastrique gagne l'intestin où elle interagit avec ses récepteurs pour contrôler les fonctions d'absorption, de sécrétion et de déve-loppement de l'épithélium intestinal.…”

Section: L'estomac Synthétise Et Sécrète La Leptineunclassified

“…Dans le jéjunum, où il est le plus fortement exprimé, PepT-1 est localisé dans la bordure en brosse avec un gradient d'expression croissant suivant l'axe crypto-villositaire. Chez le rat in vivo, l'administration de leptine dans la lumière jéjunale augmente l'absorption des di-et des tripeptides via PepT-1 [13]. Ces résultats ont été étayés in vitro sur les cellules Caco2 qui se différencient spontanément en entérocytes et qui expriment les différentes formes du récepteur de la leptine.…”

Section: La Leptine Digestive Contrôle L'absorption Des Nutrimentsunclassified

Effets paracrines de la leptine produite par l’estomac

et al. 2004

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furent ensuite identifiés comme des lieux de synthèse et de sécrétion de la leptine, suggérant de nouvelles cibles pour cette hormone. La mise en évi-dence de la leptine gastrique et de ses récepteurs dans l'estomac, l'intestin, le pancréas, le foie, et le fait que le tractus gastro-intestinal soit la première interface rencontrée par les aliments après leur ingestion, suggè-rent fortement que la leptine est une hormone du tractus gastro-intestinal. L'estomac synthétise et sécrète la leptineL'estomac joue un rôle essentiel dans le stockage et le broyage des aliments, préparant ainsi les nutriments à la digestion et à l'absorption intestinale. La muqueuse fundique de l'estomac est formée d'une monocouche de cellules présentant de nombreuses invaginations au fond desquelles s'ouvrent des glandes constituées par des cellules à mucus, des cellules pariétales, des cellules principales et des cellules endocrines (Figure 1). Cet épi-thélium fundique de l'estomac synthétise et sécrète la leptine chez le rat [8] et chez l'homme [9]. Les cellules produisant la leptine correspondent aux cellules principales sécrétant également le pepsinogène (Figure 1). La sécrétion de la leptine gastrique est contrôlée par des La leptine est une protéine de 16 kDa qui a été largement décrite pour son rôle majeur dans la régulation de l'équilibre énergétique [1]. Ainsi, chez les souris ob/ob déficientes en leptine biologiquement active, l'administration de leptine recombinante provoque une réduction de la prise alimentaire et une augmentation des dépenses énergétiques [2]. La résultante de ces effets est une réduction de leur obésité. Cette action «anti-obésité» de la leptine met en jeu une modulation de l'expression et de la sécrétion de peptides orexigènes et anorexigènes via l'activation de récepteurs de la leptine au niveau de l'hypothalamus [3,4]. En effet, le gène db codant pour le récepteur de la leptine a été identifié [4] un an après le gène ob [1]. Ce récepteur possède un seul domaine transmembranaire et appartient à la famille des récepteurs de cytokines de classe I. Sept isoformes résultant d'un épissage alternatif de l'ARN primaire db ont été décrites [5]. Elles se distinguent entre elles par la longueur de leur domaine intracellulaire. Le tissu adipeux a été initialement considéré comme l'unique source de production de la leptine.

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PepT1-mediated epithelial transport of dipeptides and cephalexin is enhanced by luminal leptin in the small intestine

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Luminal Leptin Enhances CD147/MCT-1-mediated Uptake of Butyrate in the Human Intestinal Cell Line Caco2-BBE

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hPepT1 mediates bacterial tripeptide fMLP uptake in human monocytes

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