Regulation of the epithelial Na+ channel ENaC by Tsg101 in renal epithelial cells

Kidneys are the main regulator of salt homeostasis and blood pressure. In the distal region of the tubule active Na-transport is finely tuned. This transport is regulated by various hormonal pathways including aldosterone that regulates the reabsorption at the level of the ASDN, comprising the late DCT, the CNT and the CCD. In the ASDN, the amiloride-sensitive epithelial Na-channel (ENaC) plays a major role in Na-homeostasis, as evidenced by gain-of function mutations in the genes encoding ENaC, causing Liddle's syndrome, a severe form of salt-sensitive hypertension. In this disease, regulation of ENaC is compromised due to mutations that delete or mutate a PY-motif in ENaC. Such mutations interfere with Nedd4-2- dependent ubiquitylation of ENaC, leading to reduced endocytosis of the channel, and consequently to increased channel activity at the cell surface. After endocytosis ENaC is targeted to the lysosome and rapidly degraded. Similarly to other ubiquitylated and endocytosed plasma membrane proteins (such as the EGFR), it is likely that the multi-protein complex system ESCRT is involved. To investigate the involvement of this system we tested the role of one of the ESCRT proteins, Tsg101. Here we show that Tsg101 interacts endogenously and in transfected HEK-293 cells with all three ENaC sub-units. Furthermore, mutations of cytoplasmic lysines of ENaC subunits lead to the disruption of this interaction, indicating a potential involvement of ubiquitin in Tsg101 / ENaC interaction. Tsg101 knockdown in renal epithelial cells increases the total and cell surface pool of ENaC, thus implying TsglOl and consequently the ESCRT system in ENaC degradation by the endosomal/lysosomal system. - Les reins sont les principaux organes responsables de la régulation de la pression artérielle ainsi que de la balance saline du corps. Dans la région distale du tubule, le transport actif de sodium est finement régulé. Ce transport est contrôlé par plusieurs hormones comme l'aldostérone, qui régule la réabsorption au niveau de l'ASDN, segment comprenant la fin du DCT, le CNT et le CCD. Dans l'ASDN, le canal à sodium épithélial sensible à l'amiloride (ENaC) joue un rôle majeur dans l'homéostasie sodique, comme cela fut démontré par les mutations « gain de fonction » dans les gênes encodant ENaC, causant ainsi le syndrome de Liddle, une forme sévère d'hypertension sensible au sel. Dans cette maladie, la régulation d'ENaC est compromise du fait des mutations qui supprime ou mute le domaine PY présent sur les sous-unités d'ENaC. Ces mutations préviennent l'ubiquitylation d'ENaC par Nedd4-2, conduisant ainsi à une baisse de l'endocytose du canal et par conséquent une activité accrue d'ENaC à la surface membranaire. Après endocytose, ENaC est envoyé vers le lysosome et rapidement dégradé. Comme d'autres protéines membranaires ubiquitylées et endocytées (comme l'EGFR), il est probable que le complexe multi-protéique ESCRT est impliqué dans le transport d'ENaC au lysosome. Pour étudier l'implication du système d'ESCRT dans la régulation d'ENaC nous avons testé le rôle d'une protéine de ces complexes, TsglOl. Notre étude nous a permis de démontrer que TsglOl se lie aux trois sous-unités ENaC aussi bien en co-transfection dans des cellules HEK-293 que de manière endogène. De plus, nous avons pu démontrer l'importance de l'ubiquitine dans cette interaction par la mutation de toutes les lysines placées du côté cytoplasmique des sous-unités d'ENaC, empêchant ainsi l'ubiquitylation de ces sous-unités. Enfin, le « knockdown » de TsglOl dans des cellules épithéliales de rein induit une augmentation de l'expression d'ENaC aussi bien dans le «pool» total qu'à la surface membranaire, indiquant ainsi un rôle pour TsglOl et par conséquent du système d'ESCRT dans la dégradation d'ENaC par la voie endosome / lysosome. - Le corps humain est composé d'organes chacun spécialisé dans une fonction précise. Chaque organe est composé de cellules, qui assurent la fonction de l'organe en question. Ces cellules se caractérisent par : - une membrane qui leur permet d'isoler leur compartiment interne (milieu intracellulaire ou cytoplasme) du liquide externe (milieu extracellulaire), - un noyau, où l'ADN est situé, - des protéines, sortent d'unités fonctionnelles ayant une fonction bien définie dans la cellule. La séparation entre l'extérieure et l'intérieure de la cellule est essentielle pour le maintien des composants de ces milieux ainsi que pour la bonne fonction de l'organisme et des cellules. Parmi ces composants, le sodium joue un rôle essentiel car il conditionne le maintien de volume sanguin en participant au maintien du volume extracellulaire. Une augmentation du sodium dans l'organisme provoque donc une augmentation du volume sanguin et ainsi provoque une hypertension. De ce fait, le contrôle de la quantité de sodium présente dans l'organisme est essentiel pour le bon fonctionnement de l'organisme. Le sodium est apporté par l'alimentation, et c'est au niveau du rein que va s'effectuer le contrôle de la quantité de sodium qui va être retenue dans l'organisme pour le maintien d'une concentration normale de sodium dans le milieu extracellulaire. Le rein va se charger de réabsorber toutes sortes de solutés nécessaires pour l'organisme avant d'évacuer les déchets ou le surplus de ces solutés en produisant l'urine. Le rein va se charger de réabsorber le sodium grâce à différentes protéines, parmi elle, nous nous sommes intéressés à une protéine appelée ENaC. Cette protéine joue un rôle important dans la réabsorption du sodium, et lorsqu'elle fonctionne mal, comme il a pu être observé dans certaines maladies génétiques, il en résulte des problèmes d'hypo- ou d'hypertension. Les problèmes résultant du mauvais fonctionnement de cette protéine obligent donc la cellule à réguler efficacement ENaC par différents mécanismes, notamment en diminuant son expression et en dégradant le « surplus ». Dans cette travail de thèse, nous nous sommes intéressés au mécanisme impliqué dans la dégradation d'ENaC et plus précisément à un ensemble de protéines, appelé ESCRT, qui va se charger « d'escorter » une protéine vers un sous compartiment à l'intérieur de la cellule ou elle sera dégradée.

Renal and hormonal responses to direct renin inhibition with aliskiren in healthy humans.

BACKGROUND: Pharmacological interruption of the renin-angiotensin system focuses on optimization of blockade. As a measure of intrarenal renin activity, we have examined renal plasma flow (RPF) responses in a standardized protocol. Compared with responses with angiotensin-converting enzyme inhibition (rise in RPF approximately 95 mL x min(-1) x 1.73 m(-2)), greater renal vasodilation with angiotensin receptor blockers (approximately 145 mL x min(-1) x 1.73 m(-2)) suggested more effective blockade. We predicted that blockade with the direct oral renin inhibitor aliskiren would produce renal vascular responses exceeding those induced by angiotensin-converting enzyme inhibitors and angiotensin receptor blockers. METHODS AND RESULTS: Twenty healthy normotensive subjects were studied on a low-sodium (10 mmol/d) diet, receiving separate escalating doses of aliskiren. Six additional subjects received captopril 25 mg as a low-sodium comparison and also received aliskiren on a high-sodium (200 mmol/d) diet. RPF was measured by clearance of para-aminohippurate. Aliskiren induced a remarkable dose-related renal vasodilation in low-sodium balance. The RPF response was maximal at the 600-mg dose (197+/-27 mL x min(-1) x 1.73 m(-2)) and exceeded responses to captopril (92+/-20 mL x min(-1) x 1.73 m(-2); P<0.01). Furthermore, significant residual vasodilation was observed 48 hours after each dose (P<0.01). The RPF response on a high-sodium diet was also higher than expected (47+/-17 mL x min(-1) x 1.73 m(-2)). Plasma renin activity and angiotensin levels were reduced in a dose-related manner. As another functional index of the effect of aliskiren, we found significant natriuresis on both diets. CONCLUSIONS: Renal vasodilation in healthy people with the potent renin inhibitor aliskiren exceeded responses seen previously with angiotensin-converting enzyme inhibitors and angiotensin receptor blockers. The effects were longer lasting and were associated with significant natriuresis. These results indicate that aliskiren may provide more complete and thus more effective blockade of the renin-angiotensin system.

Vasopressin-stimulated CFTR Cl- currents are increased in the renal collecting duct cells of a mouse model of Liddle's syndrome.

Liddle's syndrome is a genetic form of hypertension linked to Na(+) retention caused by activating mutations in the COOH terminus of the beta or gamma subunit of the epithelial sodium channel (ENaC). In this study, we used the short-circuit current (I(sc)) method to investigate the effects of deamino-8-d-arginine vasopressin (dDAVP) on Na(+) and Cl(-) fluxes in primary cultures of cortical collecting ducts (CCDs) microdissected from the kidneys of mice with Liddle's syndrome carrying a stop codon mutation, corresponding to the beta-ENaC R(566) stop mutation (L) found in the original pedigree. Compared to wild-type (+/+) CCD cells, untreated L/+ and L/L CCD cells exhibited 2.7- and 4.2-fold increases, respectively, in amiloride-sensitive (Ams) I(sc), reflecting ENaC-dependent Na(+) absorption. Short-term incubation with dDAVP caused a rapid and significant increase (approximately 2-fold) in Ams I(sc) in +/+, but not in L/+ or L/L CCD cells. In sharp contrast, dDAVP induced a greater increase in 5-nitro-2-(3-phenylpropamino)benzoate (NPPB)-inhibited apical Cl(-) currents in amiloride-treated L/L and L/+ cells than in their +/+ counterparts. I(sc) recordings performed under apical ion substituted conditions revealed that the dDAVP-stimulated apical secretion of Cl(-), which was absent in cultured CCDs lacking CFTR, was 1.8-fold greater in L/+ and 3.7-fold greater in L/L CCD cells than in their +/+ CCD counterparts. After the basal membrane had been permeabilized with nystatin and a basal-to-apical Cl(-) gradient had been imposed, dDAVP also stimulated larger Cl(-) currents across L/L and L/+ CCD layers than +/+ CCD layers. These findings demonstrate that vasopressin stimulates greater apical CFTR Cl(-) conductance in the renal CCD cells of mice with Liddle's syndrome than in wild-type mice. This effect could contribute to the enhanced NaCl reabsorption observed in the distal nephron of patients with Liddle's syndrome.

Atherosclerotic renal artery stenosis: update on management strategies.

Purpose of reviewAtherosclerotic renal artery stenosis (ARAS) usually occurs in patients at high risk of vascular disease, and is associated with increased mortality. The primary goals of ARAS treatment include the control of blood pressure (BP), the improved renal function, and the benefit on cardiovascular events. Although medical therapy remains the standard approach to the management of ARAS, percutaneous transluminal renal angioplasty (PTRA) revascularization can be a therapeutic option under certain conditions.Recent findingsRecent evidence confirms that ARAS increases cardiovascular risk, independent of BP and renal function. This suggests that revascularization might potentially improve overall prognosis, but no data are available currently. In cases of significant ARAS, the accepted indications for PTRA are uncontrollable hypertension, gradual or acute renal function decline with the use of agents blocking the renin-angiotensin-aldosterone system, and recurrent flash pulmonary edema. The key point of treatment success remains in all cases a careful patient selection.SummaryAlthough the atherosclerotic lesions of the renal arteries tend to progress over time, the anatomical lesion progression is not always associated with changes in BP. Furthermore, a poor correlation was noted between the degree of anatomic stenosis and glomerular filtration rate. The high cardiovascular risk warrants aggressive pharmacological treatment to prevent progression of the generalized vascular disorder. Ongoing trials will show whether PTRA revascularization has added, long-term effects on BP, renal function, and cardiovascular prognosis. With or without PTRA revascularization, medical therapy using antihypertensive agents, statins, and aspirin is necessary in almost all cases.

Effect of sodium loading/depletion on renal oxygenation in young normotensive and hypertensive men

Rapport de synthèse:Le but de cette étude était d'investiguer pour la première fois chez l'homme l'effet du sodium alimentaire et de l'hypertension artérielle sur l'oxygénation tissulaire par une technique spéciale d'imagerie à résonance magnétique nommée 'BOLD-IRM' (Blood Oxygen Level Dependent-IRM). Le BOLD-IRM est une technique nouvelle qui permet de mesurer la bio disponibilité tissulaire d'oxygène de façon non-invasive chez l'homme, en utilisant le déoxyhémoglobine comme produit de contraste endogène.Le rational de cette étude était double. Premièrement, des changements dans l'apport sodique alimentaire devraient théoriquement influencer l'oxygénation tissulaire rénale, étant donné que la réabsorption tubulaire du sodium est un transport actif nécessitant de l'énergie et de l'oxygène. Deuxièmement, des études chez l'animal suggèrent une rôle possible de l'hypoxie tissulaire dans le développement de la néphropathie hypertensive.Nous avons déterminé l'oxygénation rénale avec le BOLD-IRM chez dix hommes normo tendus (âgés de 26.5±7.4 ans) et huit hommes hypertendus non-traités (âgés de 28.8±5.7 ans) une semaine après un régime riche en sel (>200 mmol/jour), et de nouveau une semaine après un régime pauvre en sel (<100 mmol/jour). En parallèle, nous avons mesuré la clearance de l'inuline, du p- aminohippurate (PAH) et du lithium endogène, afin de déterminer respectivement la filtration glomérulaire, le flux sanguin rénal et le 'renal sodium handling', tous des paramètres ayant la capacité d'influencer la consommation et/ou la disponibilité d'oxygène tissulaire. Nous nous attendions d'une côté à une oxygénation rénale diminuée chez les sujets hypertendus par rapport aux sujets normo tendus, et d'une autre côté à une augmentation de l'oxygénation tissulaire rénale après une semaine de régime pauvre en sel par rapport à la phase d'un régime riche en sel.Nous retenons comme résultat principal une augmentation de l'oxygénation rénale médullaire suite à une restriction sodique par rapport à un régime riche en sel chez tous les participants (normo-et hypertendus). Chez les participants normotendus ces changements correlaient avec des changements dans le transport actif du sodium, et ceci indépendamment du flux sanguin rénal. Contrairement à ce qu'on attendait, l'oxygénation rénale médullaire était plus élevé chez les sujets hypertendus par rapport aux sujets normotendus.En résumé, ces observations offrent possiblement une explication pour les bénéfices rénaux liés à un régime pauvre en sel. En plus, la combinaison d'études de clearance et le BOLD- IRM comme utilisé dans cette étude se sont révélés un outil performant et prometteur qui peut stimuler la recherche dans ce domaine.

Comparative vascular and renal tubular effects of angiotensin II receptor blockers combined with a thiazide diuretic in humans.

OBJECTIVE: The goal of this study was to investigate whether angiotensin II receptor blockers (ARBs) induce a comparable blockade of AT1 receptors in the vasculature and in the kidney when the renin-angiotensin system is activated by a thiazide diuretic. METHOD: Thirty individuals participated in this randomized, controlled, single-blind study. The blood pressure and renal hemodynamic and tubular responses to a 1-h infusion of exogenous angiotensin II (Ang II 3 ng/kg per min) were investigated before and 24 h after a 7-day administration of either irbesartan 300 mg alone or in association with 12.5 or 25 mg hydrochlorothiazide (HCTZ). Irbesartan 300/25 mg was also compared with losartan 100 mg, valsartan 160 mg, and olmesartan 20 mg all in association with 25 mg HCTZ. Each participant received two treatments with a 1-week washout period between treatments. RESULTS: The blood pressure response to Ang II was blocked by more than 90% with irbesartan alone or in association with HCTZ and with olmesartan/HCTZ and by nearly 60% with valsartan/HCTZ and losartan/HCTZ (P < 0.05). In the kidney, Ang II reduced renal plasma flow by 36% at baseline (P < 0.001). Irbesartan +/- HCTZ and olmesartan/HCTZ blocked the renal hemodynamic response to Ang II nearly completely, whereas valsartan/HCTZ and losartan/HCTZ only blunted this effect by 34 and 45%, respectively. At the tubular level, Ang II significantly reduced urinary volume (-84%) and urinary sodium excretion (-65%) (P < 0.01). These tubular effects of Ang II were only partially blunted by the administration of ARBs. CONCLUSION: These data demonstrate that ARBs prescribed at their recommended doses do not block renal tubular AT1 receptors as effectively as vascular receptors do. This observation may account for the need of higher doses of ARB for renal protection. Moreover, our results confirm that there are significant differences between ARBs in their capacity to induce a sustained vascular and tubular blockade of Ang II receptors.

FGF receptors control vitamin D and phosphate homeostasis by mediating renal FGF-23 signaling and regulating FGF-23 expression in bone.

The functional interaction between fibroblast growth factor 23 (FGF-23) and Klotho in the control of vitamin D and phosphate homeostasis is manifested by the largely overlapping phenotypes of Fgf23- and Klotho-deficient mouse models. However, to date, targeted inactivation of FGF receptors (FGFRs) has not provided clear evidence for an analogous function of FGFRs in this process. Here, by means of pharmacologic inhibition of FGFRs, we demonstrate their involvement in renal FGF-23/Klotho signaling and elicit their role in the control of phosphate and vitamin D homeostasis. Specifically, FGFR loss of function counteracts renal FGF-23/Klotho signaling, leading to deregulation of Cyp27b1 and Cyp24a1 and the induction of hypervitaminosis D and hyperphosphatemia. In turn, this initiates a feedback response leading to high serum levels of FGF-23. Further, we show that FGFR inhibition blocks Fgf23 transcription in bone and that this is dominant over vitamin D-induced Fgf23 expression, ultimately impinging on systemic FGF-23 protein levels. Additionally, we identify Fgf23 as a specific target gene of FGF signaling in vitro. Thus, in line with Fgf23- and Klotho-deficient mouse models, our study illustrates the essential function of FGFRs in the regulation of vitamin D and phosphate levels. Further, we reveal FGFR signaling as a novel in vivo control mechanism for Fgf23 expression in bone, suggesting a dual function of FGFRs in the FGF-23/Klotho pathway leading to vitamin D and phosphate homeostasis.

Quelle attitude lors de la découverte de kystes rénaux [Diagnosis of renal cysts].

Evaluation and management of renal cysts Renal cystic diseases are a heterogeneous group of conditions including heritable, developmental, and acquired disorders. They are united by the presence of microscopic or giant fluid-filled cavities and affect both children and adults. The definitive diagnosis of many of the renal cystic diseases requires clinical, radiological, pathological, and genetic analysis. A precise diagnosis is essential for prognosis, treatment, and future genetic counselling.

Acquired oscillopsia: potential complication after multifocal IOL implantation

A healthy 60-year-old woman had uneventful bilateral sequential cataract surgery with diffractive multifocal intraocular lens (IOL) implantation. Immediately after surgery in the first eye, the patient complained of right monocular oscillopsia during motion. Surgery in the second eye was followed by the same symptoms. Ocular motility was normal. Any movement of head or eye was accompanied by oscillopsia, disappearing immediately upon cessation of movement. Slitlamp examination revealed pseudophacodonesis, without obvious zonular laxity. We postulate that the rapid oscillation of an unsteady multifocal IOL during head or eye movement caused the optical steps to pass in front of the visual axis. Cataract surgeons must be aware of this potential, but rare, complication before deciding to implant a multifocal IOL.

Insuffisance rénale severe sur maladie des emboles de cholestérol: controverses thérapeutiques revisitées [Severe renal insufficiency secondary to renal cholesterol emboli: therapeutical options revisited]

Disseminated cholesterol crystal embolism is observed in elderly men with severe atherosclerosis. This syndrome may be triggered by arterial catheterizations, major vascular surgery, thrombolytic and/or anticoagulation treatment. Cutaneous signs, subacute renal insufficiency, a marked inflammatory syndrome and eosinophilia are common. Immunologic testing is normal except for hypocomplementaemia. The diagnosis may be confirmed by biopsy (skin, gastrointestinal or renal), and/or by a fundoscopic examination. The treatment consists in withdrawing all form of anticoagulation, proscribing vascular surgery and arterial catheterization, prescribing aspirin and statins, and controlling arterial blood pressure. Corticosteroids may be given in refractory cases. The prognosis of cholesterol crystal embolism is poor but may be improved by statins.