Abstract
1.
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.
1 2. 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
2 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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Stieger, Nicole