Afiliere Biozentrum, Universitatea din Basel, Klingelbergstrasse 50/70, CH-4056, Basel, Elveția

exacerbează

Afiliere Biozentrum, Universitatea din Basel, Klingelbergstrasse 50/70, CH-4056, Basel, Elveția

Afiliere Biozentrum, Universitatea din Basel, Klingelbergstrasse 50/70, CH-4056, Basel, Elveția

Afiliere Biozentrum, Universitatea din Basel, Klingelbergstrasse 50/70, CH-4056, Basel, Elveția

  • Kristoffer Svensson,
  • Svenia Schnyder,
  • Bettina Cardel,
  • Christoph Handschin

Cifre

Abstract

Rinichiul are o cerere mare de energie și este dependent de metabolismul oxidativ pentru producerea de ATP. În consecință, rinichiul este bogat în mitocondrii, iar disfuncția mitocondrială este un numitor comun pentru mai multe boli renale. În timp ce receptorul regulator mitocondrial al peroxizomului activat de receptorul γ coactivator 1α (PGC-1α) este extrem de exprimat în rinichi, rolul său în fiziologia renală este deocamdată neclar. Aici arătăm că PGC-1α este un regulator transcripțional al căilor metabolice mitocondriale în rinichi. Mai mult, demonstrăm că șoarecii cu o inactivare specifică nefronică inductibilă a PGC-1α în rinichi prezintă excreție urinară de sodiu crescută, steatoza renală exacerbată în timpul stresului metabolic, dar reglarea normală a tensiunii arteriale. În general, PGC-1α pare în mare măsură prescindibil pentru fiziologia renală bazală. Cu toate acestea, rolul PGC-1α în biogeneza mitocondrială renală indică faptul că activarea PGC-1α în contextul tulburărilor renale ar putea fi o strategie terapeutică validă pentru ameliorarea disfuncției renale mitocondriale.

Citare: Svensson K, Schnyder S, Cardel B, Handschin C (2016) Pierderea tubulară renală PGC-1α exacerbează steatoza renală indusă de dietă și excreția de sodiu urinară legată de vârstă la șoareci. PLoS ONE 11 (7): e0158716. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0158716

Editor: Franziska Theilig, Anatomy, ELVETIA

Primit: 9 februarie 2016; Admis: 21 iunie 2016; Publicat: 27 iulie 2016

Disponibilitatea datelor: Datele matricei de expresii au fost depuse în depozitul Genn Expression Omnibus (GEO) sub numărul de acces GSE80618.

Finanțarea: Acest proiect a fost finanțat prin grantul ERC Consolidator 616830-MUSCLE_NET, Fundația Națională Elvețiană pentru Științe, SystemsX.ch, Societatea Elvețiană pentru Cercetarea Bolilor Musculare (SSEM), „Novartis Stiftung für medizinisch-biologische Forschung”, Universitatea din Basel și Biozentrum. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Abrevieri: DOX, doxiciclină; HFD, dietă bogată în grăsimi; ISMARA, Analiza integrată a răspunsului la activități de motiv; LSD, dietă săracă în sare; ADNmt, ADN mitocondrial; NiPKO, eliminare PGC-1α inductibilă specifică nefronului; PGC-1α, receptor activat de proliferator peroxizom γ coactivator 1α; PPAR, receptor activat de proliferatorul peroxizomului; rtTA, transactivator controlat cu tetraciclină inversă; TF, factor de transcriere

Introducere

Rinichiul este un organ important pentru eliminarea deșeurilor metabolici din sânge, pentru menținerea echilibrului de sare și lichide din corp și pentru homeostazia tensiunii arteriale. Acest lucru se realizează prin filtrarea pasivă a plasmei în glomerul, care este cuplată la un sistem de transportori de-a lungul nefronului, responsabil pentru menținerea homeostaziei sistemice a nutrienților și a sării [1]. Reabsorbția tubulară este un proces care necesită energie și majoritatea ATP (

Materiale și metode

Animale și diete

(A) Șoarecii inductibili PGC-1α inducibili specifici Nefronului (NiPKO) au fost generați prin încrucișarea șoarecilor transgenici Pax8rtTA- (tetO-cre) -LC1 cu șoareci cu doi aleli PGC-1α (PGC-1αfl/fl). Knockout-ul a fost indus prin administrarea de doxiciclină timp de 14 zile. (B) PCR de recombinare reprezentativă pentru PGC-1α pe ADN extras din rinichi, inimă, ficat, țesut adipos alb epididimal (eWAT) și mușchi scheletic. Produsele amplificate pentru alelele de tip sălbatic și knockout sunt de aproximativ 650 bp și respectiv 420 bp. (C) nivelurile de ARNm de PGC-1α în rinichi, inimă, ficat, eWAT și mușchi scheletic, normalizate la nivelul de ARNm al factorului de alungire eucariotă 2 (eEF2) (n = 5-7). (D) nivelurile de ARNm ale genelor indicate în rinichi s-au normalizat la nivelurile de ARNm de eEF2 (n = 7-8). (E) Greutatea corporală și (F) greutatea medie a rinichilor normalizată la greutatea corporală a șoarecilor la 1 și 12 luni după administrarea doxiciclinei (n = 6-16). (G) Imagini reprezentative ale histologiei renale la 1 și 12 luni după administrarea doxiciclinei (n = 3). Barele de eroare reprezintă media ± SEM. Diferențe semnificative (valoarea p Fig. 2. Șoarecii NiPKO prezintă excreție crescută de sodiu în urină.

(A-B) Aportul de apă și cantitatea de urină la șoareci peste 24 de ore, la (A) 1 lună și (B) la 12 luni după administrarea de doxiciclină (n = 8-13). (C-D) Tensiunea arterială sistolică și diastolică măsurată prin fotofletismografie coș-manșetă la (C) 1 lună și (D) la 12 luni după administrarea doxiciclinei (n = 6-8). (EF) Niveluri urinare de calciu (Ca2 +), clorură (Cl-), potasiu (K +), sodiu (Na +), proteine ​​și uree timp de 24 de ore, normalizate la excreția urinară a creatininei, la (E) 1 lună și (F)) 12 luni după administrarea doxiciclinei (n = 8-13). Nivelurile de ARNm (G-H) ale genelor indicate în rinichi s-au normalizat la nivelurile de ARNm de Tbp, la (G) 1 lună și (H) la 12 luni după administrarea de doxiciclină (n = 6). (I-J) Imunobloti reprezentativi ai NCCT, NKCC2 și eEF2 în rinichi. Graficul cu bare arată cuantificarea intensităților benzii NCCT și NKCC2 în raport cu eEF2 (n = 6). Barele de eroare reprezintă media ± SEM. Diferențe semnificative (valoarea p Fig. 3. Șoarecii NiPKO în vârstă nu își pot adapta homeostazia de sare și apă la un aport alimentar redus de sare.

Șoarecii de control (CTRL) și NiPKO au fost hrăniți cu o dietă standardizată care conține Fig 4. Modificări induse de dietă bogată în grăsimi în șoareci de control și NiPKO.

Șoarecii de control (CTRL) și NiPKO au fost hrăniți fie cu o dietă chow (CHOW, 10 kcal% grăsime), fie cu o dietă bogată în grăsimi (HFD, 60 kcal% grăsime) timp de 5 luni, începând cu 2 săptămâni după administrarea DOX. (A) Greutatea corporală la sfârșitul perioadei de hrănire chow sau HFD (n = 10-15). (B) Compoziția corporală exprimată în procente de masă slabă și grasă din greutatea corporală totală a șoarecilor hrăniți cu HFD (n = 16). (C) Tensiunea arterială sistolică și diastolică măsurată prin fotofletismografie coș-manșetă a șoarecilor hrăniți cu HFD (n = 10). (D) Nivelurile urinare de calciu (Ca2 +), clorură (Cl-), potasiu (K +), sodiu (Na +), proteine ​​și uree timp de 16 ore, normalizate la excreția urinară a creatininei, la sfârșitul alimentării cu HFD perioadă (n = 9). (E) Aportul de apă și cantitatea de urină pe parcursul a 16 ore de șoareci alimentați cu HFD (n = 15-16). Barele de eroare reprezintă media ± SEM. Diferențe semnificative (valoarea p Fig 5. PGC-1α reglează transcrierea genelor mitocondriale și metabolice în rinichi.

(A) Diagramele VENN care afișează numărul de gene unice sau suprapuse, reglate în jos sau în sus (reglementate în p. 1.2), la șoareci cu control Chow sau HFD (CTRL) sau NiPKO. (B-C) Termeni semnificativi de vârf pentru analiza de îmbogățire a căii KEGG a genelor reglate în jos sau în sus la rinichi de la șoareci NiPKO hrăniți (B) comparativ cu șoareci CTRL sau la șoareci NiPKO (C) HFD, comparativ cu șoareci CTRL. (D) Harta de căldură generată folosind intensitatea setului de sondă pentru transcrieri asociate cu categoria „KEGG„ Fosforilare oxidativă ”din Fig B și C, pentru șoareci CHRL și HFD alimentați cu șoareci CTRL și NiPKO. Rând minim = -3, rând maxim = schimbare de 3 ori.

(A) nivelurile de ARNm ale genelor indicate în rinichi s-au normalizat la nivelurile de ARNm de eEF2, fie la șoareci cu control CHOW sau HFD (CTRL), fie la șoareci NiPKO (n = 7-8). (B) Conținutul de ADN mitocondrial (ADNmt) exprimat ca conținut relativ al buclei D a ADNmt comparativ cu gena nucleară Ndufv1 (n = 7). (C-E) Imunobloti reprezentativi ai ATP5A, COX1, UQCRC2, SDHB, NDUFB8 și eEF2 în rinichi. Graficul cu bare prezintă cuantificarea intensităților benzii în raport cu eEF2 pentru șoareci (C) hrăniți cu chow, (D) HFD sau (E) cu șoareci CTRL și NiPKO hrăniți cu chow (n = 6). CI, CII, CIII, CIV și CV reprezintă subunități ale lanțului de transport al electronilor complexul I, II, III, IV și respectiv V. Barele de eroare reprezintă media ± SEM. Diferențe semnificative (valoarea p Fig. 7. Șoarecii NiPKO dezvoltă steatoză renală exacerbată cu hrană dietetică bogată în grăsimi.