Inappropriate activation of the renin-angiotensin system, which plays a central role in the regulation of blood pressure, electrolyte, and volume homeostasis, may represent a major risk factor for hypertension, heart attack, and stroke. Mounting evidence from clinical studies has demonstrated an inverse relationship between circulating vitamin D levels and the blood pressure and/or plasma renin activity, but the mechanism is not understood. We show here that renin expression and plasma angiotensin II production were increased severalfold in vitamin D receptor–null (VDR-null) mice, leading to hypertension, cardiac hypertrophy, and increased water intake. However, the salt- and volume-sensing mechanisms that control renin synthesis are still intact in the mutant mice. In wild-type mice, inhibition of 1,25-dihydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2D3] synthesis also led to an increase in renin expression, whereas 1,25(OH)2D3 injection led to renin suppression. We found that vitamin D regulation of renin expression was independent of calcium metabolism and that 1,25(OH)2D3 markedly suppressed renin transcription by a VDR-mediated mechanism in cell cultures. Hence, 1,25(OH)2D3 is a novel negative endocrine regulator of the renin-angiotensin system. Its apparent critical role in electrolytes, volume, and blood pressure homeostasis suggests that vitamin D analogues could help prevent or ameliorate hypertension.

The vertebrate circulatory system is composed of arteries and veins. The functional and pathological differences between these vessels have been assumed to reflect physiological differences such as oxygenation and blood pressure. Here we show that ephrin-B2, an Eph family transmembrane ligand, marks arterial but not venous endothelial cells from the onset of angiogenesis. Conversely, Eph-B4, a receptor for ephrin-B2, marks veins but not arteries. ephrin-B2 knockout mice display defects in angiogenesis by both arteries and veins in the capillary networks of the head and yolk sac as well as in myocardial trabeculation. These results provide evidence that differences between arteries and veins are in part genetically determined and suggest that reciprocal signaling between these two types of vessels is crucial for morphogenesis of the capillary beds.

Inappropriate activation of the renin-angiotensin system, which plays a central role in the regulation of blood pressure, electrolyte, and volume homeostasis, may represent a major risk factor for hypertension, heart attack, and stroke. Mounting evidence from clinical studies has demonstrated an inverse relationship between circulating vitamin D levels and the blood pressure and/or plasma renin activity, but the mechanism is not understood. We show here that renin expression and plasma angiotensin II production were increased severalfold in vitamin D receptor–null (VDR-null) mice, leading to hypertension, cardiac hypertrophy, and increased water intake. However, the salt- and volume-sensing mechanisms that control renin synthesis are still intact in the mutant mice. In wild-type mice, inhibition of 1,25-dihydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2D3] synthesis also led to an increase in renin expression, whereas 1,25(OH)2D3 injection led to renin suppression. We found that vitamin D regulation of renin expression was independent of calcium metabolism and that 1,25(OH)2D3 markedly suppressed renin transcription by a VDR-mediated mechanism in cell cultures. Hence, 1,25(OH)2D3 is a novel negative endocrine regulator of the renin-angiotensin system. Its apparent critical role in electrolytes, volume, and blood pressure homeostasis suggests that vitamin D analogues could help prevent or ameliorate hypertension.

Mammals have evolved neurophysiologic reflexes, such as coughing and scratching, to expel invading pathogens and noxious environmental stimuli. It is well established that these responses are also associated with chronic inflammatory diseases, including asthma and atopic dermatitis. However, the mechanisms by which inflammatory pathways promote sensations such as itch remain poorly understood. Here, we show that type 2 cytokines directly activate sensory neurons in both mice and humans. Further, we demonstrate that chronic itch is dependent on neuronal IL-4Rα and JAK1 signaling. We also observe that patients with recalcitrant chronic itch that failed other immunosuppressive therapies markedly improve when treated with JAK inhibitors. Thus, signaling mechanisms previously ascribed to the immune system may represent novel therapeutic targets within the nervous system. Collectively, this study reveals an evolutionarily conserved paradigm in which the sensory nervous system employs classical immune signaling pathways to influence mammalian behavior.

The NEUROGENINS (NGNs) are neural-specific basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors. Mouse embryos lacking ngn1 fail to generate the proximal subset of cranial sensory neurons. ngn1 is required for the activation of a cascade of downstream bHLH factors, including NeuroD, MATH3, and NSCL1. ngn1 is expressed by placodal ectodermal cells and acts prior to neuroblast delamination. Moreover, NGN1 positively regulates the Delta homolog DLL1 and can be negatively regulated by Notch signaling. Thus, ngn1 functions similarly to the proneural genes in Drosophila. However, the initial pattern of ngn1 expression appears to be Notch independent. Taken together with the fact that ectopic ngn1 expression can convert ectodermal cells to neurons in Xenopus (Ma et al., 1996), these data and those of Fode et al. (1998 [this issue of Neuron]) identify ngns as vertebrate neuronal determination genes, analogous to myoD and myf5 in myogenesis.

Summary

 The cellular and molecular mechanisms mediating histamine-independent itch in primary sensory neurons are largely unknown. Itch induced by chloroquine (CQ) is a common side effect of this widely used antimalarial drug. Here, we show that Mrgprs, a family of G protein-coupled receptors expressed exclusively in peripheral sensory neurons, function as itch receptors. Mice lacking a cluster of Mrgpr genes display significant deficits in itch induced by CQ but not histamine. CQ directly excites sensory neurons in an Mrgpr-dependent manner. CQ specifically activates mouse MrgprA3 and human MrgprX1. Loss- and gain-of-function studies demonstrate that MrgprA3 is required for CQ responsiveness in mice. Furthermore, MrgprA3-expressing neurons respond to histamine and coexpress gastrin-releasing peptide, a peptide involved in itch sensation, and MrgprC11. Activation of these neurons with the MrgprC11-specific agonist BAM8-22 induces itch in wild-type but not mutant mice. Therefore, Mrgprs may provide molecular access to itch-selective neurons and constitute novel targets for itch therapeutics.

Ephrin-B2 is a transmembrane ligand that is specifically expressed on arteries but not veins and that is essential for cardiovascular development. However, ephrin-B2 is also expressed in nonvascular tissues and interacts with multiple EphB class receptors expressed in both endothelial and nonendothelial cell types. Thus, the identity of the relevant receptor for ephrin-B2 and the site(s) where these molecules interact to control angiogenesis were not clear. Here we show that EphB4, a specific receptor for ephrin-B2, is exclusively expressed by vascular endothelial cells in embryos and is preferentially expressed on veins. A targeted mutation in EphB4 essentially phenocopies the mutation in ephrin-B2. These data indicate that ephrin-B2–EphB4 interactions are intrinsically required in vascular endothelial cells and are consistent with the idea that they mediate bidirectional signaling essential for angiogenesis.

A Separate System for Itch Processing It has been a long-standing question if itch is a subquality of pain involving the same neuronal elements or if distinct, so-called labeled lines exist in the nervous system for both sensations. To address this question directly, Sun et al. (p. 1531 , published online 6 August) destroyed neurons in the superficial spinal dorsal horn that express the gastrin-releasing peptide receptor. This receptor is known to be involved in mediating itch but not pain sensations. In various animal models, ablation of gastrin-releasing peptide receptor-expressing spinal dorsal horn neurons reduced itch without changing pain perception. Thus, itch and pain indeed appear to be mediated by distinct labeled lines in the central nervous system.

The dorsal raphe nucleus (DRN) in the midbrain is a key center for serotonin (5-hydroxytryptamine; 5-HT)-expressing neurons. Serotonergic neurons in the DRN have been theorized to encode punishment by opposing the reward signaling of dopamine neurons. Here, we show that DRN neurons encode reward, but not punishment, through 5-HT and glutamate. Optogenetic stimulation of DRN Pet-1 neurons reinforces mice to explore the stimulation-coupled spatial region, shifts sucrose preference, drives optical self-stimulation, and directs sensory discrimination learning. DRN Pet-1 neurons increase their firing activity during reward tasks, and this activation can be used to rapidly change neuronal activity patterns in the cortex. Although DRN Pet-1 neurons are often associated with 5-HT, they also release glutamate, and both neurotransmitters contribute to reward signaling. These experiments demonstrate the ability of DRN neurons to organize reward behaviors and might provide insights into the underlying mechanisms of learning facilitation and anhedonia treatment.