Γονιδιακή ρύθμιση συστατικών που ρυθμίζουν το φαινότυπο των νεφρικών ποδοκυττάρων.

Abstract

Renal podocytes are a major part of the main filtration barrier. They possess a unique phenotype maintained by proteins such as podocalyxin and nephrin, the expression of which is suppressed in pathological conditions. In the present study, an in vitro model of human glomerular epithelial cells (HGEC) was used to investigate the role of high glucose in dysregulating the podocytic epithelial phenotype and determined the time needed for this change to occur. In this model system changes indicating podocyte dedifferentiation in the prolonged presence of high glucose take place, and included loss of podocalyxin, nephrin and CD10/CALLA concomitant with the upregulation of the mesenchymal marker vimentin, whereas WT1 and Sp1 protein levels remain unchanged. WT1 interacts with another transcription factor, CBP, and this association is decreased by 40% in the presence of high glucose. The present study demonstrates that podocyte-specific markers undergo changes of expression at different time intervals, since glucose-mediated podocalyxin downregulation is a progressive process that precedes downregulation of nephrin expression. Finally, it is shown that high glucose permanently impaired WT1 binding to the podocalyxin gene promoter but did not affect WT1 binding on the nephrin gene promoter region. The presence of high glucose induced a phenotypic conversion of podocytes resembling partial dedifferentiation. The present study demonstrates that dysregulation of the normal podocytic phenotype is an event differentially affecting the expression of function-specific podocytic markers, exhibiting downregulation of the epithelial marker CD10/CALLA and podocalyxin first, followed by stably downregulated nephrin. Furthermore, it is herein suggested that WT1 may not be directly involved with upregulation of previously reduced podocalyxin and nephrin expression.

Τα νεφρικά ποδοκύτταρα αποτελούν ένα σημαντικό τμήμα του ηθμού διήθησης. Έχουν έναν μοναδικό φαινότυπο, ο οποίος διατηρείται από πρωτεΐνες όπως η ποδοκαλυκίνη και η νεφρίνη, η έκφραση των οποίων μειορρυθμίζεται σε παθολογικές καταστάσεις. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένα in vitro μοντέλο ανθρώπινων σπειραματικών επιθηλιακών κυττάρων ώστε να διερευνηθεί ο ρόλος των υψηλών επιπέδων γλυκόζης στην απορρύθμιση του ποδοκυτταρικού επιθηλιακού φαινοτύπου και να προσδιοριστεί το χρονικό πλαίσιο που απαιτείται για την ολοκλήρωση αυτής της μεταβολής. Στο σύστημα αυτό, μεταβολές που ενδεικνύουν μερική αποδιαφοροποίηση υπό την παρουσία υψηλών επιπέδων γλυκόζης λαμβάνουν χώρα. Αυτές περιλαμβάνουν απώλεια της ποδοκαλυκίνης, της νεφρίνης και του CD10/CALLA, ταυτόχρονα με την αυξορρύθμιση του μεσεγχυματικού δείκτη, ήτοι της βιμεντίνης, ενώ τα επίπεδα του WT1 και του Sp1 παραμένουν αμετάβλητα. Ο WT1 αλληλεπιδρά με έναν άλλο μεταγραφικό παράγοντα, τη CBP, και αυτή η αλληλεπίδραση μειώνεται κατά 40% στην παρουσία υψηλών επιπέδων γλυκόζης. Η παρούσα μελέτη δείχνει ότι η έκφραση των ειδικών για τα ποδοκύτταρα δείκτες υφίσταται αλλαγές σε διαφορετικά χρονικά σημεία, αφού η επαγόμενη από τη γλυκόζη μειορρύθμιση της ποδοκαλυκίνης είναι μια προοδευτική διαδικασία που προηγείται της μειορρύθμισης της νεφρίνης. Επιπλέον, τα υψηλά επίπεδα γλυκόζης καταστέλλουν μόνιμα την πρόσδεση του WT1 στον υποκινητή του γονιδίου της ποδοκαλυκίνης, ενώ δεν επηρεάζουν την πρόσδεση του WT1 στον υποκινητή του γονιδίου της νεφρίνης. Η παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων γλυκόζης επάγει μια φαινοτυπική μεταβολή των ποδοκυττάρων που έχει τα χαρακτηριστικά μερικής αποδιαφοροποίησης. Η απορρύθμιση του φυσιολογικού ποδοκυτταρικού φαινοτύπου επηρεάζει διαφορικά τους ποδοκυτταρικούς δείκτες, με την ποδοκαλυκίνη και το CD10/CALLA να μειορρυθμίζονται αρχικά και τη νεφρίνη να ακολουθεί αργότερα. Επιπλέον φαίνεται ότι ο WT1 δε σχετίζεται άμεσα με την αποκατάσταση των προηγουμένως μειορρυθμισμένων επιπέδων της ποδοκαλυκίνης και της νεφρίνης.