GLP, une nouvelle protéine associée au récepteur AT1, induit de l'hypertrophie dans les cellules du tubule proximal du rein du rat

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

GLP, une nouvelle protéine associée au récepteur AT1, induit de l'hypertrophie dans les cellules du tubule proximal du rein du rat

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Caractérisation et étude d'un élément régulateur du gène codant pour le récepteur à la vasopressine de type 2

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, France

Rôle du système rénine-angiotensine intrarénal dans l’hypertension et les dommages rénaux chez les souris transgéniques diabétiques

Plusieurs expériences et études cliniques ont démontré que l’activation du système rénine-angiotensine (RAS) peut induire l’hypertension, un facteur de risque majeur pour les maladies cardiovasculaires et rénales. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique substrat du RAS. Cependant, il n’a pas encore été démontré si l’activation du RAS intrarénal peut à elle seule induire des dommages rénaux, indépendamment de l’hypertension systémique, et ainsi jouer un rôle prépondérant dans la progression de la néphropathie diabétique. Afin d’explorer le rôle du RAS intrarénal dans les dommages rénaux, un diabète a été induit par l’injection de streptozotocin chez des souris transgéniques (Tg) surexprimant l’Agt de rat dans les cellules des tubules proximaux du rein (RPTC). Les souris Tg diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS (perindopril et losartan), de l’insuline ou une combinaison des deux pour 4 semaines avant d’être euthanasiées. Pour une autre étude, des souris Tg non-diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS, l’hydralazine (vasodilatateur) ou l’apocynine (inhibiteur de la NADPH oxydase) pour une période de 8 semaines avant l’euthanasie. Des souris non-Tg ont été utilisées comme contrôles. Des cellules immortalisées de tubule proximal de rat (IRPTC) transfectées de manière stable avec un plasmide contenant l’Agt ou un plasmide contrôle ont été employées comme modèle in vitro. Nos résultats ont démontré que les souris Tg présentaient une augmentation significative de la pression systolique, l’albuminurie, l’apoptose des RPTC et l’expression de gènes pro-apoptotiques par rapport aux souris non-Tg. Les mêmes changements ont été observés chez les souris Tg diabétiques par rapport aux souris non-Tg diabétiques. L’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS ont permis d’atténuer ces changements, sauf l’hypertension qui n’était réduite que par les inhibiteurs du RAS. Chez les IRPTC transfectées avec l’Agt in vitro, les hautes concentrations de glucose augmentent l’apoptose et l’activité de la caspase-3 par rapport aux cellules contrôles et l’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS empêchent ces augmentations. En plus des changements physiologiques, les RPTC des souris Tg présentent aussi une augmentation significative de la production des espèces réactive de l’oxygène (ROS) et de l’activité de la NADPH oxydase, ainsi qu’une augmentation de l’expression du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1), de l’inhibiteur activateur du plasminogène de type 1 (PAI-1), des protéines de la matrice extracellulaire, du collagène de type IV et de la sousunité p47 de la NADPH oxydase. Le traitement des souris Tg avec l’apocynine et le perindopril a permis d’améliorer tous ces changements, sauf l’hypertension qui n’était pas corrigée par l’apocynine. D’autre part, l’hydralazine a prévenu l’hypertension, sans modifier l’albuminurie, l’apoptose des RPTC ou l’expression des gènes pro-apoptotiques. Ces résultats montrent bien que l’activation du RAS intrarénal et l’hyperglycémie agissent de concert pour induire l’albuminurie et l’apoptose des RPTC, indépendamment de l’hypertension systémique. La génération des ROS via l’activation de la NADPH oxydase induit en partie l’action du RAS intrarénal sur l’apoptose des RPTC, la fibrose tubulo-interstitielle et l’albuminurie chez les souris Tg. D’autre part, une expérience en cours a tenté d’encore mieux délimiter les effets de l’activation du RAS intrarénal, tout en éliminant la néphrotoxicité du STZ. Pour cette étude, les souris Tg surexprimant l’Agt de rat dans leurs RPTC ont été croisées aux souris Ins2Akita, un modèle spontané de diabète de type I, afin de générer des souris Akita-rAgt-Tg. Les résultats préliminaires indiquent que le RAS intrarénal est activé dans les souris Akita et que la combinaison avec l’hyperglycémie induit du stress du réticulum endoplasmique (ER) dans les RPTC in vivo. Le stress du ER contribue à l’apoptose des RPTC observée dans le diabète, à tout le moins dans le modèle Akita. Le traitement avec des inhibiteurs du RAS permet d’atténuer certains des dommanges rénaux observés dans les souris Akita-rAgt-Tg.

Hypertension et régulation de l'expression moléculaire de l'angiotensinogène par la ribonucléoprotéine hétérogène nucléaire K

Le diabète est une maladie chronique dont la principale caractéristique est un niveau plasmatique élevé de glucose, qui est causé soit par un défaut dans la production d’insuline, l’action de l’insuline, ou les deux à la fois. Plusieurs études ont démontré que l’hyperglycémie chronique peut mener à la dysfonction et même la défaillance de plusieurs organes, dont le coeur, le système vasculaire, les yeux et les reins, se traduisant par des infarctus du myocarde, des accidents cérébro-vasculaires et des complications rétinales et rénales, respectivement. La néphropathie diabétique (DN) est la principale cause de déficience rénale et affecte près de 25-40% des patients diabétiques. La DN est invariablement associée à un risque élevé d’accident cérébrovasculaire et de dysfonction cardivasculaire. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique précurseur de tous les types d’angiotensines. En plus du système rénine-angiotensine (RAS) sytémique, le rein possède son propre système intrarénal et exprime tous les composants du RAS. L’Agt est fortement exprimé dans les cellules du tubule proximal rénal (RPTC) et y est converti en angiotensine II (AngII), le peptide biologiquement actif du RAS. Les patients diabétiques présentent de hauts niveaux d’AngII et une augmentation de l’expression des gènes du RAS, suggérant que l’activation du RAS intrarénal joue un rôle important dans la progression de la DN. Les mécanismes qui contrôlent la régulation du niveau rénal d’Agt par l’hyperglycémie et l’insuline demeurent mal compris. Le but global de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression du gène Agt chez la souris Akita (un modèle murin de diabète de type 1). Dans cette optique, la première partie de la thèse se concentre sur deux facteurs de transcription de la famille des ribonucléoprotéines nucléaires hétérogènes (hnRNP). Chan et collaborateurs ont déjà identifié 2 protéines nucléaires hnRNP F et hnRNP K, de 48kD et 70kD respectivement. HnRNP F et hnRNP K forment un hétérodimère et se lient à l’élément de réponse à l’insuline (IRE) présent dans le promoteur du gène Agt du rat et inhibent la transcription du gène Agt in vitro. Afin de déterminer si hnRNP F / K sont responsables de l’inhibition de l’expression rénale de Agt par l’insuline in vivo, nous avons étudié des souris Akita males traités ou non avec des implants d’insuline pour une période de 4 semaines. Des souris non-Akita males ont été employées comme contrôles. Les souris Akita développent de l’hypertension et de l’hypertrophie rénale. Le traitement à l’insuline rétablit les niveaux de glucose plasmatiques et la pression systolique (SBP), et atténue l’hypertrophie rénale, l’albuminurie (ratio albumine/créatinine urinaire, ACR) et les niveaux urinaires d’Agt et AngII chez les souris Akita. De plus, le traitement à l’insuline inhibe l’expression rénale du gène Agt, tout en augmentant l’expression des gènes hnRNP F, hnRNP K et ACE2 (enzyme de conversion de l’angiotensine-2). Dans des RPTC in vitro, l’insuline inhibe Agt, mais stimule l’expression de hnRNP F et hnRNP K en présence de hautes concentrations de glucose, et ce via la voie de signalisation MAPK p44/42 (protéine kinase activée par un mitogène). La transfection avec des petits ARN interférents (siRNA) contre hnRNP F et hnRNP K prévient l’inhibition de l’expression d’Agt par l’insuline dans les RPTC. Cette étude démontre bien que l’insuline prévient l’hypertension et atténue les dommages rénaux observés chez les souris Akita diabétiques, en partie grâce à la suppression de la transcription rénale de Agt, via une augmentation de l’expression de hnRNP F et hnRNP K. La seconde partie de cette thèse change de focus et se tourne vers le facteur Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2). Nrf2 est un facteur de transcription qui contrôle les gènes de la réponse antioxydante cellulaire en réponse au stress oxydant ou aux électrophiles. Le but de cette étude est d’examiner l’impact de la surexpression de la catalase (Cat) dans les RPTC sur l’expression du gène Agt via Nrf2 et sur le développement de l’hypertension et des dommages rénaux résultants chez les souris diabétiques Akita transgéniques (Tg). Nos études ont démontré que la surexpression de Cat dans les souris Akita Cat-Tg normalise la SBP, atténue les dommages rénaux et inhibe l’expression des gènes Nrf2 et Agt dans les RPTC. In vitro, le glucose élevé (HG) et l’oltipraz (un activateur de Nrf2) stimulent l’expression de Nrf2 et Agt, et cet effet peut être bloqué par la trigonelline (inhibiteur de Nrf2), des siRNA contre Nrf2, des antioxydants ou des inhibiteurs pharmacologiques NF-κB et MAPK p38. La suppression de sites de réponse à Nrf2 présents dans le promoteur du gène Agt du rat abolit la stimulation par l’oltipraz. Finalement, des souris males adultes non-transgéniques traitées avec l’oltipraz montrent une augmentation de l’expression de Nrf2 et Agt dans leurs RPTC et cette augmentation peut être normalisée par la trigonelline. Ces données permettent d’identifier un nouveau mécanisme d’action de Nrf2, par la stimulation du gène Agt intrarénal et l’activation du RAS, qui induisent l’hypertension et les dommages rénaux par le glucose élevé et les espèces réactives de l’oxygène chez les souris diabétiques. Nos conclusions permettent de démontrer que l’insuline induit l’expression de hnRNP F et hnRNP K, qui jouent ensuite un rôle protecteur en prévenant l’hypertension. La surexpression de la catalase dans les RPTC vient quant à elle atténuer l’activation de Nrf2 et ainsi réduit la SBP chez les souris Akita.

L'expression des gènes du système rénine angiotensine (SRA) dans les tubules proximaux de rein de rats diabétiques (type I) et de rats spontanément hypertenseurs (SHR)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'expression des gènes du système rénine angiotensine (SRA) dans les tubules proximaux de rein de rats diabétiques (type I) et de rats spontanément hypertenseurs (SHR)

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Human proximal tubule epithelial cells modulate autologous dendritic cell function

Background We have previously demonstrated that human kidney proximal tubule epithelial cells (PTEC) are able to modulate autologous T and B lymphocyte responses. It is well established that dendritic cells (DC) are responsible for the initiation and direction of adaptive immune responses and that these cells occur in the renal interstitium in close apposition to PTEC under inflammatory disease settings. However, there is no information regarding the interaction of PTEC with DC in an autologous human context. Methods Human monocytes were differentiated into monocyte-derived DC (MoDC) in the absence or presence of primary autologous activated PTEC and matured with polyinosinic:polycytidylic acid [poly(I:C)], while purified, pre-formed myeloid blood DC (CD1c+ BDC) were cultured with autologous activated PTEC in the absence or presence of poly(I:C) stimulation. DC responses were monitored by surface antigen expression, cytokine secretion, antigen uptake capacity and allogeneic T-cell-stimulatory ability. Results The presence of autologous activated PTEC inhibited the differentiation of monocytes to MoDC. Furthermore, MoDC differentiated in the presence of PTEC displayed an immature surface phenotype, efficient phagocytic capacity and, upon poly(I:C) stimulation, secreted low levels of pro-inflammatory cytokine interleukin (IL)-12p70, high levels of anti-inflammatory cytokine IL-10 and induced weak Th1 responses. Similarly, pre-formed CD1c+ BDC matured in the presence of PTEC exhibited an immature tolerogenic surface phenotype, strong endocytic and phagocytic ability and stimulated significantly attenuated T-cell proliferative responses. Conclusions Our data suggest that activated PTEC regulate human autologous immunity via complex interactions with DC. The ability of PTEC to modulate autologous DC function has important implications for the dampening of pro-inflammatory immune responses within the tubulointerstitium in renal injuries. Further dissection of the mechanisms of PTEC modulation of autologous immune responses may offer targets for therapeutic intervention in renal medicine.

Interleukin-1beta induces human proximal tubule cell injury, alpha-smooth muscle actin expression and fibronectin production

BACKGROUND Tubulointerstitial lesions, characterized by tubular injury, interstitial fibrosis and the appearance of myofibroblasts, are the strongest predictors of the degree and progression of chronic renal failure. These lesions are typically preceded by macrophage infiltration of the tubulointerstitium, raising the possibility that these inflammatory cells promote progressive renal disease through fibrogenic actions on resident tubulointerstitial cells. The aim of the present study, therefore, was to investigate the potentially fibrogenic mechanisms of interleukin-1beta (IL-1beta), a macrophage-derived pro-inflammatory cytokine, on human proximal tubule cells (PTC). METHODS Confluent, quiescent, passage 2 PTC were established in primary culture from histologically normal segments of human renal cortex (N = 11) and then incubated in serum- and hormone-free media supplemented with either IL-1beta (0 to 4 ng/mL) or vehicle (control). RESULTS IL-1beta significantly enhanced fibronectin secretion by up to fourfold in a time- and concentration-dependent fashion. This was accompanied by significant (2.5- to 6-fold) increases in alpha-smooth muscle actin (alpha-SMA) expression, transforming growth factor beta (TGF-beta1) secretion, nitric oxide (NO) production, NO synthase 2 (NOS2) mRNA and lactate dehydrogenase (LDH) release. Cell proliferation was dose-dependently suppressed by IL-1beta. NG-methyl-l-arginine (L-NMMA; 1 mmol/L), a specific inhibitor of NOS, blocked NO production but did not alter basal or IL-1beta-stimulated fibronectin secretion. In contrast, a pan-specific TGF-beta neutralizing antibody significantly blocked the effects of IL-1beta on PTC fibronectin secretion (IL-1beta, 268.1 +/- 30.6 vs. IL-1beta+alphaTGF-beta 157.9 +/- 14.4%, of control values, P < 0.001) and DNA synthesis (IL-1beta 81.0 +/- 6.7% vs. IL-1beta+alphaTGF-beta 93.4 +/- 2.1%, of control values, P < 0.01). CONCLUSION IL-1beta acts on human PTC to suppress cell proliferation, enhance fibronectin production and promote alpha-smooth muscle actin expression. These actions appear to be mediated by a TGF-beta1 dependent mechanism and are independent of nitric oxide release.

Nedd4-2functionally interacts with ClC-5: involvement in constitutive albumin endocytosis in proximal tubule cells

Constitutive albumin uptake by the proximal tubule is achieved by a receptor-mediated process in which the Cl– channel, ClC-5, plays an obligate role. Here we investigated the functional interaction between ClC-5 and ubiquitin ligases Nedd4 and Nedd4-2 and their role in albumin uptake in opossum kidney proximal tubule (OK) cells. In vivo immunoprecipitation using an anti-HECT antibody demonstrated that ClC-5 bound to ubiquitin ligases, whereas glutathione S-transferase pull-downs confirmed that the C terminus of ClC-5 bound both Nedd4 and Nedd4-2. Nedd4-2 alone was able to alter ClC-5 currents in Xenopus oocytes by decreasing cell surface expression of ClC-5. In OK cells, a physiological concentration of albumin (10 μg/ml) rapidly increased cell surface expression of ClC-5, which was also accompanied by the ubiquitination of ClC-5. Albumin uptake was reduced by inhibiting either the lysosome or proteasome. Total levels of Nedd4-2 and proteasome activity also increased rapidly in response to albumin. Overexpression of ligase defective Nedd4-2 or knockdown of endogenous Nedd4-2 with small interfering RNA resulted in significant decreases in albumin uptake. In contrast, pathophysiological concentrations of albumin (100 and 1000 μg/ml) reduced the levels of ClC-5 and Nedd4-2 and the activity of the proteasome to the levels seen in the absence of albumin. These data demonstrate that normal constitutive uptake of albumin by the proximal tubule requires Nedd4-2, which may act via ubiquitination to shunt ClC-5 into the endocytic pathway.

Autologous human kidney proximal tubule epithelial cells (PTEC) modulate dendritic cell (DC), T cell and B cell responses

This is a comprehensive study of human kidney proximal tubular epithelial cells (PTEC) which are known to respond to and mediate the pathological process of a range of kidney diseases. It identifies various molecules expressed by PTEC and how these molecules participate in down-regulating the inflammatory process, thereby highlighting the clinical potential of these molecules to treat various kidney diseases. In the disease state, PTEC gain the ability to regulate the immune cell responses present within the interstitium. This down-regulation is a complex interaction of contact dependent/independent mechanisms involving various immuno-regulatory molecules including PD-L1, sHLA-G and IDO. The overall outcome of this down-regulation is suppressed DC maturation, decreased number of antibody producing B cells and low T cell responses. These manifestations within a clinical setting are expected to dampen the ongoing inflammation, preventing the damage caused to the kidney tissue.

Transport of methotrexate by the in vitro isolated rabbit proximal tubule.

The tubular transport of [3H]methotrexate was studied in isolated nonperfused and perfused superficial proximal tubular segments of rabbit kidneys. Reabsorption represented only 5% of perfused methotrexate, and appeared to be mostly of passive nature inasmuch as it was not modified by reducing the temperature or by ouabain. Cellular accumulation in nonperfused segments and secretion in perfused tubules were highest in the S2 segment and lower in the S3 and S1 segments. Secretion against a bath-to-lumen concentration gradient was observed only in S2 segments (with a maximum methotrexate secretory rate of 478 +/- 48 fmol/mm.min and an apparent Km of transport of 363 +/- 32 microM), and was inhibited by probenecid and folate. The low capacity for methotrexate secretion may be explained by a low capacity of transport across the basolateral membrane of the proximal cell as methotrexate was accumulated only to a low extent in nonperfused tubules (tissue water to medium concentration ratio of 8.2 +/- 1 in S2 segments). During secretion a small amount of methotrexate was metabolized; the nature of the metabolite(s) remains to be defined.

Long-term regulation of vacuolar H(+)-ATPase by angiotensin II in proximal tubule cells

Long-term effects of angiotensin II (Ang II) on vacuolar H(+)-ATPase were studied in a SV40-transformed cell line derived from rat proximal tubules (IRPTC). Using pH(i) measurements with the fluorescent dye BCECF, the hormone increased Na(+)-independent pH recovery rate from an NH(4)Cl pulse from 0.066 +/- 0.014 pH U/min (n = 7) to 0.14 +/- 0.021 pH U/min (n = 13; p < 0.05) in 10 h Ang II (10(-9) M)-treated cells. The increased activity of H(+)-ATPase did not involve changes in mRNA or protein abundance of the B2 subunit but increased cell surface expression of the V-ATPase. Inhibition of tyrosine kinase by genistein blocked Ang II-dependent stimulation of H(+)-ATPase. Inhibition of phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) by wortmannin and of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) by SB 203580 also blocked this effect. Thus, long-term exposure of IRPTC cells to Ang II causes upregulation of H(+)-ATPase activity due, at least in part, to increased B2 cell surface expression. This regulatory pathway is dependent on mechanisms involving tyrosine kinase, p38 MAPK, and PI3K activation.

Direct action of aldosterone on bicarbonate reabsorption in in vivo cortical proximal tubule

Pergher PS, Leite-Dellova D, de Mello-Aires M. Direct action of aldosterone on bicarbonate reabsorption in in vivo cortical proximal tubule. Am J Physiol Renal Physiol 296: F1185-F1193, 2009. First published February 18, 2009; doi:10.1152/ajprenal.90217.2008.-The direct action of aldosterone (10(-12) M) on net bicarbonate reabsorption (J(HCO3)(-)) was evaluated by stationary microperfusion of an in vivo middle proximal tubule (S2) of rat kidney, using H ion-sensitive microelectrodes. Aldosterone in luminally perfused tubules caused a significant increase in J(HCO3)(-) from a mean control value of 2.84 +/- 0.08 [49/19 (n degrees of measurements/n degrees of tubules)] to 4.20 +/- 0.15 nmol.cm(-2).s(-1) (58/10). Aldosterone perfused into peritubular capillaries also increased J(HCO3)(-), compared with basal levels during intact capillary perfusion with blood. In addition, in isolated perfused tubules aldosterone causes a transient increase of cytosolic free calcium ([Ca(2+)](i)), monitored fluorometrically. In the presence of ethanol ( in similar concentration used to prepare the hormonal solution), spironolactone (10(-6) M, a mineralocorticoid receptor antagonist), actinomycin D (10(-6) M, an inhibitor of gene transcription), or cycloheximide (40 mM, an inhibitor of protein synthesis), the J(HCO3)(-) and the [Ca(2+)](i) were not different from the control value; these drugs also did not prevent the stimulatory effect of aldosterone on J(HCO3)(-) and on [Ca(2+)](i). However, in the presence of RU 486 alone [10(-6) M, a classic glucocorticoid receptor (GR) antagonist], a significant decrease on J(HCO3)(-) and on [Ca(2+)](i) was observed; this antagonist also inhibited the stimulatory effect of aldosterone on J(HCO3)(-) and on [Ca(2+)](i). These studies indicate that luminal or peritubular aldosterone (10(-12) M) has a direct nongenomic stimulatory effect on J(HCO3)(-) and on [Ca(2+)](i) in proximal tubule and that probably GR participates in this process. The data also indicate that endogenous aldosterone stimulates J(HCO3)(-) in middle proximal tubule.

Dipeptidyl peptidase IV inhibition downregulates Na(+)-H(+) exchanger NHE3 in rat renal proximal tubule

In the microvillar microdomain of the kidney brush border, sodium hydrogen exchanger type 3 (NHE3) exists in physical complexes with the serine protease dipeptidyl peptidase IV (DPPIV). The purpose of this study was to explore the functional relationship between NHE3 and DPPIV in the intact proximal tubule in vivo. To this end, male Wistar rats were treated with an injection of the reversible DPPIV inhibitor Lys [Z(NO(2))]-pyrrolidide (I40; 60 mg center dot kg(-1)center dot day(-1) ip) for 7 days. Rats injected with equal amounts of the noninhibitory compound Lys[ Z(NO(2))]-OH served as controls. Na(+) -H(+) exchange activity in isolated microvillar membrane vesicles was 45 +/- 5% decreased in rats treated with I40. Membrane fractionation studies using isopycnic centrifugation revealed that I40 provoked redistribution of NHE3 along with a small fraction of DPPIV from the apical enriched microvillar membranes to the intermicrovillar microdomain of the brush border. I40 significantly increased urine output ( 67 +/- 9%; P < 0.01), fractional sodium excretion ( 63 +/- 7%; P < 0.01), as well as lithium clearance ( 81 +/- 9%; P < 0.01), an index of end-proximal tubule delivery. Although not significant, a tendency toward decreased blood pressure and plasma pH/HCO(3)(-) was noted in I40-treated rats. These findings indicate that inhibition of DPPIV catalytic activity is associated with inhibition of NHE3-mediated NaHCO(3) reabsorption in rat renal proximal tubule. Inhibition of apical Na(+) -H(+) exchange is due to reduced abundance of NHE3 protein in the microvillar microdomain of the kidney brush border. Moreover, this study demonstrates a physiologically significant interaction between NHE3 and DPPIV in the intact proximal tubule in vivo.