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Analyse des Glucose-Stoffwechsels in Podozyten unter diabetischen und nicht-diabetischen Bedingungen


Stieger, Nicole. Analyse des Glucose-Stoffwechsels in Podozyten unter diabetischen und nicht-diabetischen Bedingungen. 2011, University of Zurich, Vetsuisse Faculty.

Abstract

Diabetische Nephropathie ist die häufigste Ursache für chronisches Nierenversagen in der westlichen Welt. Der Podozytenverlust im Glomerulum spielt eine wichtige Rolle in der Initialphase der diabetischen Glomerulopathie. Verschiedene Faktoren führen im diabetischen Milieu zur Hypertrophie, Ablösung und Apoptose des Podozyten. Mitochondriale Dysfunktion spielt in der diabetischen Nephropathie eine wichtige Rolle. In der vorliegenden Arbeit haben wir das metabolische Profil von Podozyten unter diabetischen Bedingungen untersucht. Dazu haben wir in murinen Podozyten den NADH-Gehalt, die Sauerstoffrate (OCR) und die einzelnen Atmungskettenkomplexaktivitäten gemessen. Die Zellen wurden entweder für 48h oder für mindestens 10 Passagen in Medium mit erhöhtem Glukosegehalt (30mM) kultiviert. Bei den unter chronisch hyperglykämischen Bedingungen kultivierten Podozyten war im Vergleich zu der osmotischen Kontrolle die basale OCR erhöht, ebenso die OCR nach der Oligomycin-, FCCP- und Rotenon-Injektion. Nach der Stimulation mit TGF-β (5ng/ml) für 24h zeigten Podozyten trotz einer reduzierten Citratsynthase-Aktivität ähnliche Veränderungen in der OCR. In allen untersuchten Bedingungen war der NADH-Gehalt in den Zellen erhöht und die Atmungskomplexaktivitäten verändert. Dadurch konnten wir erstmals zeigen, dass zwei wichtige Faktoren im Diabetes den Metabolismus und die Mitochondrienfunktion von Podozyten maßgeblich beeinflussen.

Summary
Diabetic nephropathy is the most common cause of chronic renal failure in the industrialized countries. Depletion of podocytes plays an important role in progression of diabetic glomerulopathy. Various factors in the diabetic milieu lead to serious podocyte stress driving the cells towards cell cycle arrest, hypertrophy, detachment and apoptosis. Recent studies indicate that mitochondrial dysfunction is a key factor in diabetic nephropathy. In the present study we investigated metabolic profiles of podocytes under diabetic conditions. We examined NADH content, oxygen consumption rates (OCRs) and oxidative phosphorylation (OXPHOS) complex activities in murine podocytes. Cells were either exposed to high glucose for 48h, cultured for 10 passages under high glucose conditions (30mM), or incubated with TGF-β (5ng/ml) for 24h. We found in cells prolonged exposed to high glucose a significantly increased OCR at baseline and after injection of oligomycin indicating a changed respiration. Podocytes stimulated with a pro-apoptotic concentration of TGF-β displayed similar bioenergetics profiles, even with decreased citrate synthase activity. In all tested conditions we found a higher cellular NADH content as well as changes in activities of respiratory chain complexes. In summary, we provide for the first time evidence that key factors of the diabetic milieu induce changes in glucose metabolism and mitochondrial function in podocytes.

Abstract

Diabetische Nephropathie ist die häufigste Ursache für chronisches Nierenversagen in der westlichen Welt. Der Podozytenverlust im Glomerulum spielt eine wichtige Rolle in der Initialphase der diabetischen Glomerulopathie. Verschiedene Faktoren führen im diabetischen Milieu zur Hypertrophie, Ablösung und Apoptose des Podozyten. Mitochondriale Dysfunktion spielt in der diabetischen Nephropathie eine wichtige Rolle. In der vorliegenden Arbeit haben wir das metabolische Profil von Podozyten unter diabetischen Bedingungen untersucht. Dazu haben wir in murinen Podozyten den NADH-Gehalt, die Sauerstoffrate (OCR) und die einzelnen Atmungskettenkomplexaktivitäten gemessen. Die Zellen wurden entweder für 48h oder für mindestens 10 Passagen in Medium mit erhöhtem Glukosegehalt (30mM) kultiviert. Bei den unter chronisch hyperglykämischen Bedingungen kultivierten Podozyten war im Vergleich zu der osmotischen Kontrolle die basale OCR erhöht, ebenso die OCR nach der Oligomycin-, FCCP- und Rotenon-Injektion. Nach der Stimulation mit TGF-β (5ng/ml) für 24h zeigten Podozyten trotz einer reduzierten Citratsynthase-Aktivität ähnliche Veränderungen in der OCR. In allen untersuchten Bedingungen war der NADH-Gehalt in den Zellen erhöht und die Atmungskomplexaktivitäten verändert. Dadurch konnten wir erstmals zeigen, dass zwei wichtige Faktoren im Diabetes den Metabolismus und die Mitochondrienfunktion von Podozyten maßgeblich beeinflussen.

Summary
Diabetic nephropathy is the most common cause of chronic renal failure in the industrialized countries. Depletion of podocytes plays an important role in progression of diabetic glomerulopathy. Various factors in the diabetic milieu lead to serious podocyte stress driving the cells towards cell cycle arrest, hypertrophy, detachment and apoptosis. Recent studies indicate that mitochondrial dysfunction is a key factor in diabetic nephropathy. In the present study we investigated metabolic profiles of podocytes under diabetic conditions. We examined NADH content, oxygen consumption rates (OCRs) and oxidative phosphorylation (OXPHOS) complex activities in murine podocytes. Cells were either exposed to high glucose for 48h, cultured for 10 passages under high glucose conditions (30mM), or incubated with TGF-β (5ng/ml) for 24h. We found in cells prolonged exposed to high glucose a significantly increased OCR at baseline and after injection of oligomycin indicating a changed respiration. Podocytes stimulated with a pro-apoptotic concentration of TGF-β displayed similar bioenergetics profiles, even with decreased citrate synthase activity. In all tested conditions we found a higher cellular NADH content as well as changes in activities of respiratory chain complexes. In summary, we provide for the first time evidence that key factors of the diabetic milieu induce changes in glucose metabolism and mitochondrial function in podocytes.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Lutz Thomas A, Schiffer Mario
Communities & Collections:05 Vetsuisse Faculty > Institute of Veterinary Physiology
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:570 Life sciences; biology
Language:German
Place of Publication:Zürich
Date:2011
Deposited On:23 May 2013 12:57
Last Modified:07 May 2020 15:05
Number of Pages:25
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/permalink/f/5u2s2l/ebi01_prod007086844 (Library Catalogue)

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