alphaENaC-mediated lithium absorption promotes nephrogenic diabetes insipidus.

Lithium-induced nephrogenic diabetes insipidus (NDI) is accompanied by polyuria, downregulation of aquaporin 2 (AQP2), and cellular remodeling of the collecting duct (CD). The amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC) is a likely candidate for lithium entry. Here, we subjected transgenic mice lacking αENaC specifically in the CD (knockout [KO] mice) and littermate controls to chronic lithium treatment. In contrast to control mice, KO mice did not markedly increase their water intake. Furthermore, KO mice did not demonstrate the polyuria and reduction in urine osmolality induced by lithium treatment in the control mice. Lithium treatment reduced AQP2 protein levels in the cortex/outer medulla and inner medulla (IM) of control mice but only partially reduced AQP2 levels in the IM of KO mice. Furthermore, lithium induced expression of H(+)-ATPase in the IM of control mice but not KO mice. In conclusion, the absence of functional ENaC in the CD protects mice from lithium-induced NDI. These data support the hypothesis that ENaC-mediated lithium entry into the CD principal cells contributes to the pathogenesis of lithium-induced NDI.

[Hereditary nephrogenetic diabetes insipidus--case report and discussion]

The history of a patient with hereditary nephrogenic diabetes insipidus is discussed. The pathogenesis and the therapeutic approach is revised.

[Lymphadenopathy and diabetes insipidus - association]

We report the case of a 62 year old women with chronic idiopathic myelofibrosis who developed acute lymphadenopathy. At the same time diabetes insipidus, osteolytic bone lesions and exanthema of the skin were diagnosed. Suspected Langerhans cell histiocytosis could be proven by repeated biopsies of affected organs. Therapy was started in accordance with the recommendations of the Histiocyte Society.

Autosomal dominant neurohypophyseal diabetes insipidus in a Swiss family, caused by a novel mutation (C59Delta/A60W) in the neurophysin moiety of prepro-vasopressin-neurophysin II (AVP-NP II).

OBJECTIVE To study clinical, morphological and molecular characteristics in a Swiss family with autosomal dominant familial neurohypophyseal diabetes insipidus (adFNDI). PARTICIPANTS AND METHODS A 15-month-old girl presenting with symptoms of polydipsia and polyuria was investigated by water deprivation test. Evaluation of the family revealed three further family members with symptomatic vasopressin-deficient diabetes insipidus. T1-weighted magnetic resonance images of the posterior pituitary were taken in two affected adult family members and molecular genetic analysis was performed in all affected individuals. RESULTS The water deprivation test in the 15-month-old child confirmed the diagnosis of vasopressin-deficient diabetes insipidus and the pedigree was consistent with autosomal dominant inheritance. The characteristic bright spot of the normal vasopressin-containing neurophypophysis was absent in both adults with adFNDI. Direct sequence analysis revealed a new deletion (177-179DeltaCGC) in exon 2 of the AVP-NP II gene in all affected individuals. At the amino acid level, this deletion eliminates cysteine 59 (C59Delta) and substitutes alanine 60 by tryptophan (A60W) in the AVP-NP II precursor; interestingly, the remainder of the reading frame remains unchanged. According to the three-dimensional structure of neurophysin, C59 is involved in a disulphide bond with C65. CONCLUSIONS Deletion of C59 and substitution of A60W in the AVP-NP II precursor is predicted to disrupt one of the seven disulphide bridges required for correct folding of the neurophysin moiety and thus disturb the function of neurophysin as the vasopressin transport protein. These data are in line with the clinical and morphological findings in the reported family with adFNDI.

Diagnosis of diabetes insipidus observed in Swiss Duroc boars

Background Diabetes insipidus (DI) is a rare disease in humans and animals, which is caused by the lack of production, malfunction or dysfunction of the distal nephron to the antidiuretic effect of the antidiuretic hormone (ADH). Diagnosis requires a thorough medical history, clinical examination and further laboratory confirmation. This case report describes the appearance of DI in five Duroc boars in Switzerland. Case presentation Two purebred intact Duroc boars at the age of 8 months and 1.5 years, respectively, with a history of polyuric and polydipsic symptoms had been referred to the Swine Clinic in Berne. Based on the case history, the results of clinical examination and the analysis of blood and urine, a tentative diagnosis of DI was concluded. Finally, the diagnosis was confirmed by findings from a modified water deprivation test, macroscopic examinations and histopathology. Following the diagnosis, three genes known to be involved in inherited DI in humans were analyzed in order to explore a possible genetic background of the affected boars. Conclusion The etiology of DI in pigs is supposed to be the same as in humans, although this disease has never been described in pigs before. Thus, although occurring only on rare occasions, DI should be considered as a differential diagnosis in pigs with polyuria and polydipsia. It seems that a modified water deprivation test may be a helpful tool for confirming a diagnosis in pigs. Since hereditary forms of DI have been described in humans, the occurrence of DI in pigs should be considered in breeding programs although we were not able to identify a disease associated mutation.

Blood pressure reduction and diabetes insipidus in transgenic rats deficient in brain angiotensinogen

Angiotensin produced systemically or locally in tissues such as the brain plays an important role in the regulation of blood pressure and in the development of hypertension. We have established transgenic rats [TGR(ASrAOGEN)] expressing an antisense RNA against angiotensinogen mRNA specifically in the brain. In these animals, the brain angiotensinogen level is reduced by more than 90% and the drinking response to intracerebroventricular renin infusions is decreased markedly compared with control rats. Blood pressure of transgenic rats is lowered by 8 mmHg (1 mmHg = 133 Pa) compared with control rats. Crossbreeding of TGR(ASrAOGEN) with a hypertensive transgenic rat strain exhibiting elevated angiotensin II levels in tissues results in a marked attenuation of the hypertensive phenotype. Moreover, TGR(ASrAOGEN) exhibit a diabetes insipidus-like syndrome producing an increased amount of urine with decreased osmolarity. The observed reduction in plasma vasopressin by 35% may mediate these phenotypes of TGR(ASrAOGEN). This new animal model presenting long-term and tissue-specific down-regulation of angiotensinogen corroborates the functional significance of local angiotensin production in the brain for the central regulation of blood pressure and for the pathogenesis of hypertension.

Trauma-induced central diabetes insipidus in a cat

A 1-year-old neutered male domestic shorthair cat presented with a 4-week history of polydipsia that began immediately after an 8 metre fall, Trauma-induced central diabetes insipidus was suspected on the basis of the identification of hyposthenuria, normal haematology and serum biochemistry profile and unremarkable abdominal ultrasound examination. Failure to concentrate urine with water deprivation followed by production of hypersthenuric urine with administration of the synthetic antidiuretic hormone, Deamino-8-D-arginine vasopressin (DDAVP), confirmed the diagnosis of central diabetes insipidus. Treatment via conjunctival administration of DDAVP failed to attenuate the polydipsia, however, resolution of polydipsia was achieved with subcutaneous administration of DDAVP and the cat remains eudipsic with twice daily subcutaneous DDAVP administration 17 months after diagnosis.

Analyse fonctionnelle de deux nouvelles mutations récessives de l’AQP2 impliquées dans le diabète insipide néphrogénique par expression dans les ovocytes de Xenopus laevis

Le diabète insipide néphrogénique (DIN) autosomal peut être causé par les mutations du gène codant pour le canal à eau aquaporine-2 (AQP2). Un modèle couramment utilisé pour l’étude des protéines membranaires telle l’AQP2 est l’expression hétérologue dans les ovocytes de Xenopus laevis. Malheureusement, les techniques déjà existantes de purification de membranes plasmiques sont soit trop longues, trop difficiles ou demandent trop de matériel, ne permettent pas l’analyse adéquate du ciblage des formes sauvage comme mutantes, un élément crucial de ce type d’étude. Nous avons donc dans un premier temps mis au point une technique rapide et efficace de purification de membranes plasmiques qui combine la digestion partielle de la membrane vitelline, sa polymérisation à la membrane plasmique suivi de centrifugations à basse vitesse pour récolter les membranes purifiées. Nous avons utilisé cette technique dans l’étude de deux nouveaux cas familiaux de patients hétérozygotes possédant les mutations V24A et R187C dans un cas et K228E et R187C dans le second cas. Pour chaque mutation, nous avons analysé autant les éléments de fonctionnalité que les paramètres d’expression des protéines mutantes. Les expériences de perméabilité membranaire démontrent que les ovocytes exprimant AQP2-V24A (Pf = 16.3 ± 3.5 x 10-4 cm/s, 10 ng) et AQP2- K228E (Pf = 19.9 ± 7.0 x 10-4 cm/s, 10 ng) ont des activités similaires à celle exprimant la forme native (Pf = 14.4 ± 5.5 x 10-4 cm/s, 1 ng), tandis que AQP2- R187C (Pf = 2.6 ± 0.6 x 10-4 cm/s, 10 ng) ne semble avoir aucune activité comme ce qui est observé chez les ovocytes non-injectés (Pf = 2.8 ± 1.0 x 10-4 cm/s). Les études de co-expression ont démontré un effet d’additivité lorsque AQP2-V24A et -K228E sont injectées avec la forme native et un effet s’apparentant à la dominance négative lorsque AQP2-R187C est injecté avec la forme native, avec AQP2-V24A ou avec –K228E. Les résultats obtenus par immunobuvardage représente bien ce qui a été démontré précédemment, on remarque la présence des mutations K228E, V24A et la forme sauvage à la membrane plasmique, contrairement à la mutation R187C. Cependant, lorsque les mutations sont exprimées dans des cellules mIMCD-3, il n’y a qu’une faible expression à la membrane de la forme –K228E et une absence totale des formes –V24A et –R187C à la membrane plasmique, contrairement à la forme native. Les résultats de nos études démontrent que tout dépendant du système d’expression les formes –K228E et –V24A peuvent être utiles dans l’étude des problèmes d’adressage à la membrane à l’aide de chaperonne chimique. De plus, la forme –R187C démontre des difficultés d’adressage qui devront être étudiées afin de mieux comprendre la synthèse des formes natives.

Conséquences fonctionnelles de mutations affectant le récepteur de la vasopressine de type 2 et implications thérapeutiques

Le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) joue un rôle crucial dans l’homéostasie hydrique. Exprimé principalement au niveau du rein, son activation par l’hormone antidiurétique arginine-vasopressine (AVP) favorise la réabsorption d’eau, participant ainsi à diminuer la diurèse. Plus de 200 mutations dans le gène du V2R ont été associées au diabète néphrogénique insipide congénital (DINc), une maladie causée par une perte de fonction du récepteur. À l’opposé, trois mutations découvertes récemment induisent un gain de fonction du V2R, et sont la cause du syndrome néphrogénique de l’anti-diurèse inappropriée (NSIAD). Les travaux de cette thèse visent à mieux comprendre les bases moléculaires responsables de la perte ou du gain de fonction des récepteurs mutants associés à ces deux maladies. Dans plus de 50% des cas, les mutations faux-sens affectent négativement l’adoption d’une conformation native par le V2R, provoquant la reconnaissance et la rétention intracellulaire des mutants par le système de contrôle de qualité du réticulum endoplasmique. Nos résultats ont démontré que l’interaction entre les récepteurs mutants et le chaperon moléculaire calnexine est dépendante de N-glycosylation et que sa durée varie en fonction de la mutation. De plus, l’importance de cette modification co-traductionnelle et des interactions lectines-sucres dans le processus de maturation d’un mutant donné s’est avérée une caractéristique intrinsèque, puisque l’absence de N-glycosylation n’a pas affecté le mutant Y128S (phénotype léger) tandis que la maturation du mutant W164S (phénotype sévère) a été totalement abolie. Nos résultats suggèrent aussi que l’action des chaperons pharmacologiques (CP), molécules favorisant la maturation des mutants du V2R, peut survenir à différentes étapes au cours du processus de maturation, selon le mutant réchappé. Ces différences entre muta nts suggèrent des processus biosynthétiques ‘personnalisés’ dictés par la nature de la mutation impliquée et pourraient expliquer la différence de sévérité des manifestations cliniques chez les patients porteurs de ces mutations. Bien qu’une récupération de fonction ait été obtenue pour les mutants Y128S et W164S par un traitement au CP, il n’en est pas de même pour toutes les mutations occasionnant un défaut conformationnel. C’est ce que nous avons démontré pour le mutant V88M, affligé de deux défauts, soit une faible efficacité de maturation combinée à une basse affinité pour l’AVP. Dans ce cas, et malgré une augmentation du nombre de récepteurs mutants la surface cellulaire, la diminution de l’affinité apparente du récepteur mutant pour l’AVP a été exacerbée par la présence résiduelle de CP à son site de liaison, rendant impossible l’activation du récepteur aux concentrations physiologiques d’AVP. Les mutants R137C et R137L ont une activité constitutive élevée et mènent au NSIAD tandis que la substitution de cette même arginine par une histidine (R137H) mène au DINc. Ces trois mutants se sont avéré partager plusieurs caractéristiques, dont une efficacité de maturation réduite et une désensibilisation spontanée élevée. La seule différence iden tifiée entre ces mutants est leur niveau d’activité constitutive. Le CP utilisé dans nos études possède aussi la propriété d’agoniste inverse, mais n’a pourtant pas diminué l’activité constitutive des mutants R137C/L, suggérant une conformation active ‘figée’. Seul l’effet chaperon a été observé, entraînant la hausse de récepteurs à la surface cellulaire, qui se traduit par une augmentation de la production de second messager. Nous avons par contre suggéré l’utilisation d’AVP puisqu’il favorise l’endocytose des récepteurs R137/L sans promouvoir leur activation, diminuant ainsi le nombre de récepteurs actifs à la surface cellulaire. Nous avons identifié la première mutation occasionnant un gain de fonction du V2R qui n’implique pas l’arginine 137. Le mutant F229V a une activité constitutive élevée et, contrairement aux R137C et R137L, il n’est pas sujet à une désensibilisation spontanée accrue. L’observation que des agonistes inverses sont aptes à inhiber l’activité constitutive de ce nouveau mutant est une découverte importante puisque l’insuccès obtenu avec les mutations précédentes suggérait que ces molécules n’étaient pas utiles pour le traitement du NSIAD. Considérés globalement, ces travaux illustrent le caractère particulier des formes mutantes du V2R et l’importance de bien cerner les conséquences fonctionnelles des mutations afin d’apporter aux patients atteints de DINc ou NSIAD une thérapie personnalisée, et de développer de nouveaux agents thérapeutiques adaptés aux besoins.

Caractérisation biochimique et fonctionnelle du mutant T179N de l’aquaporine-2 humaine

L’aquaporine-2 (AQP2) est le canal responsable de la réabsorption finale d’eau au niveau du tubule collecteur du rein. À la base, contenue dans des vésicules internes, l’AQP2 est acheminée à la membrane apicale des cellules principales du tubule collecteur suite à une stimulation par l’hormone antidiurétique (ADH). L’incapacité à accomplir cette fonction entraîne le diabète insipide néphrogénique (DIN), une maladie caractérisée par l’inhabileté du rein à concentrer l’urine, entraînant une production de volumes urinaires élevés. Alors que les mutations récessives génèrent des protéines mal structurées et incapables de former des tétramères, les mutations dominantes sont capables de s’associer à leurs homologues sauvages, engendrant ainsi un DIN même chez les patients hétérozygotes. Ce mémoire présente l’analyse biochimique et fonctionnelle d’une nouvelle mutation naturelle de l’AQP2, la mutation T179N, aussi responsable du DIN. Cette dernière est particulièrement intéressante de par son génotype qui implique un caractère dominant, et sa position extracellulaire habituellement réservée aux mutations récessives. Les études comparatives de T179N à deux modèles de mutation récessive et dominante démontrent, tant en ovocytes de Xenopus laevis qu’en lignée cellulaire mpkCCDc14, le caractère récessif de cette nouvelle mutation. Les tests d’immunobuvardage de lysats d’ovocytes en membranes totales et membranes plasmiques purifiées ont révélé que seule la forme sauvage atteint la membrane plasmique alors que le mutant T179N est séquestré dans la cellule. En accord avec ce résultat, les analyses de perméabilité fonctionnelle démontrent aussi une absence d’activité pour T179N. En cellule mpkCCDc14, le mutant T179N exprimé seul n’atteint pas la membrane plasmique suite à l’action de la forskoline, contrairement à la forme sauvage. Cependant, ce mutant peut s’associer à son homologue sauvage en coexpression tant dans les ovocytes qu’en lignée mpkCCDc14 sans toutefois engendrer l’effet typique de dominance négative. En fait, dans ce contexte de coexpression, on remarque une augmentation de la Pf de 83±7 % et une récupération d’adressage à la membrane plasmique en cellule (immunofluorescence). En conclusion, T179N serait un mutant récessif fonctionnellement récupérable lorsqu’en présence de l’AQP2 sauvage.

Rosiglitazone reverses tenofovir-induced nephrotoxicity

Tenofovir disoproxil fumarate (TDF) is a first-line drug used in patients with highly active retroviral disease; however, it can cause renal failure associated with many tubular anomalies that may be due to down regulation of a variety of ion transporters. Because rosiglitazone, a peroxisome proliferator-activated receptor-gamma agonist induces the expression of many of these same transporters, we tested if the nephrotoxicity can be ameliorated by its use. High doses of TDF caused severe renal failure in rats accompanied by a reduction in endothelial nitric-oxide synthase and intense renal vasoconstriction; all of which were significantly improved by rosiglitazone treatment. Low-dose TDF did not alter glomerular filtration rate but produced significant phosphaturia, proximal tubular acidosis, polyuria and a reduced urinary concentrating ability. These alterations were caused by specific downregulation of the sodium-phosphorus cotransporter, sodium/hydrogen exchanger 3 and aquaporin 2. A Fanconi`s-like syndrome was ruled out as there was no proteinuria or glycosuria. Rosiglitazone reversed TDF-induced tubular nephrotoxicity, normalized urinary biochemical parameters and membrane transporter protein expression. These studies suggest that rosiglitazone treatment might be useful in patients presenting with TFV-induced nephrotoxicity especially in those with hypophosphatemia or reduced glomerular filtration rate.

Acompanhamento laboratorial da função renal de cães sadios tratados experimentalmente com doses terapêuticas de anfotericina B

O presente trabalho objetivou avaliar a função renal de dez cães adultos saudáveis submetidos à administração de doses terapêuticas do antifúngico anfotericina B, cuja utilização tem sido limitada pelo seu elevado potencial nefrotóxico, e avaliar o método laboratorial mais sensível e precoce de diagnóstico de lesão renal. Foram realizadas, diariamente, urinálise, excreção fracionada de sódio e potássio, dosagem sérica de creatinina e uréia e atividade urinária de gama-glutamiltransferase (GGT). Concluiu-se que a anfotericina B provoca lesões nos túbulos proximal e distal, induzindo acidose tubular renal do tipo I e Diabetes insipidus nefrogênico em cães. Avaliação da função renal, preferencialmente por dosagens de creatinina, uréia e potássio séricos, é recomendada antes de cada aplicação do fármaco. A densidade urinária foi o parâmetro mais precocemente alterado pela lesão renal. A GGT urinária não foi eficaz para o diagnóstico precoce de lesão induzida por anfotericina B.

Acompanhamento laboratorial da função renal de cães sadios tratados experimentalmente com doses terapêuticas de anfotericina b

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Sildenafil reduces polyuria in rats with lithium-induced NDI

Sanches TR, Volpini RA, Massola Shimizu MH, de Bragan a AC, Oshiro-Monreal F, Seguro AC, Andrade L. Sildenafil reduces polyuria in rats with lithium-induced NDI. Am J Physiol Renal Physiol 302: F216-F225, 2012. First published October 12, 2011; doi:10.1152/ajprenal.00439.2010.-Lithium (Li)-treated patients often develop urinary concentrating defect and polyuria, a condition known as nephrogenic diabetes insipidus (NDI). In a rat model of Li-induced NDI, we studied the effect that sildenafil (Sil), a phosphodiesterase 5 (PDE5) inhibitor, has on renal expression of aquaporin-2 (AQP2), urea transporter UT-A1, Na(+)/H(+) exchanger 3 (NHE3), Na(+)-K(+)-2Cl(-) cotransporter (NKCC2), epithelial Na channel (ENaC; alpha-, beta-, and gamma-subunits), endothelial nitric oxide synthase (eNOS), and inducible nitric oxide synthase. We also evaluated cGMP levels in medullary collecting duct cells in suspension. For 4 wk, Wistar rats received Li (40 mmol/kg food) or no treatment (control), some receiving, in weeks 2-4, Sil (200 mg/kg food) or Li and Sil (Li+Sil). In Li+Sil rats, urine output and free water clearance were markedly lower, whereas urinary osmolality was higher, than in Li rats. The cGMP levels in the suspensions of medullary collecting duct cells were markedly higher in the Li+Sil and Sil groups than in the control and Li groups. Semiquantitative immunoblotting revealed the following: in Li+Sil rats, AQP2 expression was partially normalized, whereas that of UT-A1, gamma-ENaC, and eNOS was completely normalized; and expression of NKCC2 and NHE3 was significantly higher in Li rats than in controls. Inulin clearance was normal in all groups. Mean arterial pressure and plasma arginine vasopressin did not differ among the groups. Sil completely reversed the Li-induced increase in renal vascular resistance. We conclude that, in experimental Li-induced NDI, Sil reduces polyuria, increases urinary osmolality, and decreases free water clearance via upregulation of renal AQP2 and UT-A1.