The tight junction (TJ) and its adhesion molecules, claudins, are responsible for the barrier function of simple epithelia, but TJs have not been thought to play an important role in the barrier function of mammalian stratified epithelia, including the epidermis. Here we generated claudin-1–deficient mice and found that the animals died within 1 d of birth with wrinkled skin. Dehydration assay and transepidermal water loss measurements revealed that in these mice the epidermal barrier was severely affected, although the layered organization of keratinocytes appeared to be normal. These unexpected findings prompted us to reexamine TJs in the epidermis of wild-type mice. Close inspection by immunofluorescence microscopy with an antioccludin monoclonal antibody, a TJ-specific marker, identified continuous TJs in the stratum granulosum, where claudin-1 and -4 were concentrated. The occurrence of TJs was also confirmed by ultrathin section EM. In claudin-1–deficient mice, claudin-1 appeared to have simply been removed from these TJs, leaving occludin-positive (and also claudin-4–positive) TJs. Interestingly, in the wild-type epidermis these occludin-positive TJs efficiently prevented the diffusion of subcutaneously injected tracer (∼600 D) toward the skin surface, whereas in the claudin-1–deficient epidermis the tracer appeared to pass through these TJs. These findings provide the first evidence that continuous claudin-based TJs occur in the epidermis and that these TJs are crucial for the barrier function of the mammalian skin.

Apoptosis signal‐regulating kinase (ASK) 1 is activated in response to various cytotoxic stresses including TNF, Fas and reactive oxygen species (ROS) such as H 2 O 2 , and activates c‐Jun NH 2 ‐terminal kinase (JNK) and p38. However, the roles of JNK and p38 signaling pathways during apoptosis have been controversial. Here we show that by deleting ASK1 in mice, TNF‐ and H 2 O 2 ‐induced sustained activations of JNK and p38 are lost in ASK1 −/− embryonic fibroblasts, and that ASK1 −/− cells are resistant to TNF‐ and H 2 O 2 ‐induced apoptosis. TNF‐ but not Fas‐induced apoptosis requires ROS‐dependent activation of ASK1–JNK/p38 pathways. Thus, ASK1 is selectively required for TNF‐ and oxidative stress‐induced sustained activations of JNK/p38 and apoptosis.

Occludin is an integral membrane protein with four transmembrane domains that is exclusively localized at tight junction (TJ) strands. Here, we describe the generation and analysis of mice carrying a null mutation in the occludin gene. Occludin −/− mice were born with no gross phenotype in the expected Mendelian ratios, but they showed significant postnatal growth retardation. Occludin −/− males produced no litters with wild-type females, whereas occludin −/− females produced litters normally when mated with wild-type males but did not suckle them. In occludin −/− mice, TJs themselves did not appear to be affected morphologically, and the barrier function of intestinal epithelium was normal as far as examined electrophysiologically. However, histological abnormalities were found in several tissues, i.e., chronic inflammation and hyperplasia of the gastric epithelium, calcification in the brain, testicular atrophy, loss of cytoplasmic granules in striated duct cells of the salivary gland, and thinning of the compact bone. These phenotypes suggested that the functions of TJs as well as occludin are more complex than previously supposed.

Receptor tyrosine kinases Flt-1 and Flk-1/KDR, and their ligand, the vascular endothelial growth factor (VEGF), were shown to be essential for angiogenesis in the mouse embryo by gene targeting. Flk-1/KDR null mutant mice exhibited impaired endothelial and hematopoietic cell development. On the other hand, Flt-1 null mutation resulted in early embryonic death at embryonic day 8.5, showing disorganization of blood vessels, such as overgrowth of endothelial cells. Flt-1 differs from Flk-1 in that it displays a higher affinity for VEGF but lower kinase activity, suggesting the importance of its extracellular domain. To examine the biological role of Flt-1 in embryonic development and vascular formation, we deleted the kinase domain without affecting the ligand binding region. Flt-1 tyrosine kinase-deficient homozygous mice ( flt-1 TK−/− ) developed normal vessels and survived. However, VEGF-induced macrophage migration was strongly suppressed in flt-1 TK−/− mice. These results indicate that Flt-1 without tyrosine kinase domain is sufficient to allow embryonic development with normal angiogenesis, and that a receptor tyrosine kinase plays a main biological role as a ligand-binding molecule.

Adiponectin has been shown to stimulate fatty acid oxidation and enhance insulin sensitivity through the activation of AMP-activated protein kinase (AMPK) in the peripheral tissues. The effects of adiponectin in the central nervous system, however, are still poorly understood. Here, we show that adiponectin enhances AMPK activity in the arcuate hypothalamus (ARH) via its receptor AdipoR1 to stimulate food intake; this stimulation of food intake by adiponectin was attenuated by dominant-negative AMPK expression in the ARH. Moreover, adiponectin also decreased energy expenditure. Adiponectin-deficient mice showed decreased AMPK phosphorylation in the ARH, decreased food intake, and increased energy expenditure, exhibiting resistance to high-fat-diet-induced obesity. Serum and cerebrospinal fluid levels of adiponectin and expression of AdipoR1 in the ARH were increased during fasting and decreased after refeeding. We conclude that adiponectin stimulates food intake and decreases energy expenditure during fasting through its effects in the central nervous system.

Background— Inflammation plays a key role in the pathophysiology of myocardial ischemia/reperfusion (I/R) injury; however, the mechanism by which myocardial I/R induces inflammation remains unclear. Recent evidence indicates that a sterile inflammatory response triggered by tissue damage is mediated through a multiple-protein complex called the inflammasome. Therefore, we hypothesized that the inflammasome is an initial sensor for danger signal(s) in myocardial I/R injury. Methods and Results— We demonstrate that inflammasome activation in cardiac fibroblasts, but not in cardiomyocytes, is crucially involved in the initial inflammatory response after myocardial I/R injury. We found that inflammasomes are formed by I/R and that its subsequent activation of inflammasomes leads to interleukin-1β production, resulting in inflammatory responses such as inflammatory cell infiltration and cytokine expression in the heart. In mice deficient for apoptosis-associated speck-like adaptor protein and caspase-1, these inflammatory responses and subsequent injuries, including infarct development and myocardial fibrosis and dysfunction, were markedly diminished. Bone marrow transplantation experiments with apoptosis-associated speck-like adaptor protein–deficient mice revealed that inflammasome activation in bone marrow cells and myocardial resident cells such as cardiomyocytes or cardiac fibroblasts plays an important role in myocardial I/R injury. In vitro experiments revealed that hypoxia/reoxygenation stimulated inflammasome activation in cardiac fibroblasts, but not in cardiomyocytes, and that hypoxia/reoxygenation–induced activation was mediated through reactive oxygen species production and potassium efflux. Conclusions— Our results demonstrate the molecular basis for the initial inflammatory response after I/R and suggest that the inflammasome is a potential novel therapeutic target for preventing myocardial I/R injury.

Abstract Epithelial‐mesenchymal transition ( EMT ) is a reversible and dynamic process hypothesized to be co‐opted by carcinoma during invasion and metastasis. Yet, there is still no quantitative measure to assess the interplay between EMT and cancer progression. Here, we derived a method for universal EMT scoring from cancer‐specific transcriptomic EMT signatures of ovarian, breast, bladder, lung, colorectal and gastric cancers. We show that EMT scoring exhibits good correlation with previously published, cancer‐specific EMT signatures. This universal and quantitative EMT scoring was used to establish an EMT spectrum across various cancers, with good correlation noted between cell lines and tumours. We show correlations between EMT and poorer disease‐free survival in ovarian and colorectal, but not breast, carcinomas, despite previous notions. Importantly, we found distinct responses between epithelial‐ and mesenchymal‐like ovarian cancers to therapeutic regimes administered with or without paclitaxel in vivo and demonstrated that mesenchymal‐like tumours do not always show resistance to chemotherapy. EMT scoring is thus a promising, versatile tool for the objective and systematic investigation of EMT roles and dynamics in cancer progression, treatment response and survival.