Collagen XVIII/endostatin expression in experimental endotoxemic acute renal failure

Acute renal failure (ARF) is a frequent complication of Gram-negative sepsis, with a high risk of mortality. Lipopolysaccharide (LPS)-induced ARF is associated with hemodynamic changes that are strongly influenced by the overproduction of nitric oxide (NO) through the cytokine-mediated up-regulation of inducible NO synthase. LPS-induced reductions in systemic vascular resistance paradoxically culminate in renal vasoconstriction. Collagen XVIII is an important component of the extracellular matrix expressed in basement membranes. Its degradation by matrix metalloproteases, cathepsins and elastases results in the formation of endostatin, claimed to have antiangiogenic activity and to be a prominent vasorelaxing agent. We evaluated the expression of endostatin/collagen XVIII in an endotoxemic ARF model. ARF was induced in C57BL/6 mice by intraperitoneal injection of LPS (10 mg/kg) followed by sacrifice 4 and 12 h later. Kidney tissue was the source of RNA and protein and the subject of histological analysis. As early as 4 h after LPS administration, blood urea, creatinine and NO levels were significantly increased compared to control. Endostatin/collagen XVIII mRNA levels were 0.71 times lower than sham-inoculated mice 4 h after LPS inoculation, returning to normal levels 12 h after LPS inoculation. Immunohistological examination revealed that acute injury caused by LPS leads to an increase of endostatin basement membrane staining in association with the decrease of CD31 endothelial basement membrane staining. These results indicate that in the early phase of endotoxemic ARF the endostatin levels were not regulated by gene expression, but by the metabolism of collagen XVIII.

COL18A1 is highly expressed during human adipocyte differentiation and the SNP c.1136C > T in its "frizzled" motif is associated with obesity in diabetes type 2 patients

Collagen XVIII can generate two fragments, NC11-728 containing a frizzled motif which possibly acts in Wnt signaling and Endostatin, which is cleaved from the NC1 and is a potent inhibitor of angiogenesis. Collagen XVIII and Wnt signaling have recently been associated with adipogenic differentiation and obesity in some animal models, but not in humans. In the present report, we have shown that COL18A1 expression increases during human adipogenic differentiation. We also tested if polymorphisms in the Frizzled (c.1136C>T; Thr379Met) and Endostatin (c.4349G>A; Asp1437Asn) regions contribute towards susceptibility to obesity in patients with type 2 diabetes (113 obese, BMI =30; 232 non-obese, BMI < 30) of European ancestry. No evidence of association was observed between the allele c.4349G>A and obesity, but we observed a significantly higher frequency of homozygotes c.1136TT in obese (19.5 percent) than in non-obese individuals (10.9 percent) [P = 0.02; OR = 2.0 (95 percentCI: 1.07-3.73)], suggesting that the allele c.1136T is associated to obesity in a recessive model. This genotype, after controlling for cholesterol, LDL cholesterol, and triglycerides, was independently associated with obesity (P = 0.048), and increases the chance of obesity in 2.8 times. Therefore, our data suggest the involvement of collagen XVIII in human adipogenesis and susceptibility to obesity.

Colágeno XVIII pode gerar dois fragmentos, um correspondendo à região NC11-728 contendo o motivo ''frizzled'', o qual possivelmente atua na sinalização Wnt, e outro correspondendo a Endostatina, que é clivada a partir da região NC1 e é uma potente inibidora de angiogênese. Colágeno XVIII e a via de sinalização Wnt foram recentemente associados à diferenciação adipogênica e obesidade em alguns modelosanimais, porém ainda não em humanos. No presente trabalho, mostramos que os níveis de expressão gênica do COL18A1 aumentam durante o processo de diferenciação adipogênica em humanos. Também testamos se polimorfismos localizados no motivo ''Frizzled'' (c.1136C > T; Thr379Met) e na região da Endostatina (c.4349G > A; Asp1437Asn) contribuem na predisposição a obesidade em pacientes com diabetes tipo 2. (113 obesos, BMI > 30; 232 não-obesos, BMI < 30) de ancestralidade Européia. Nenhuma evidência de associação entre o alelo c.4349G > A e obesidade foi observada, contudo, observamos uma freqüência significativamente maior de homozigotos c.1136TT em obesos (19.5 por cento) do que em não-obesos (10.9 por cento)[P = 0.02; OR = 2.0 (95 por centoCI: 1.07-3.73)], sugerindo que o alelo c.1136T está associado com obesidade conforme ummodelo recessivo. Este genótipo manteve-se associado à obesidade (P = 0.048) mesmo após o controle das variáveis colesterol, LDL e triglicérides, e confere um risco 2.8 vezes maior de obesidade. Portanto, nossos dados sugerem o envolvimento do colágeno XVIII em adipogênese humana e predisposição a obesidade.

Mutations in collagen 18A1 (COL18A1) and their relevance to the human phenotype

Colágeno XVIII, uma proteoglicana, é um componente das membranas basais (MBs). Existem três isoformas distintas que diferem apenas na região N-terminal, mas que apresentam um padrão específico de expressão nos diferentes tecidos e durante o desenvolvimento. A clivagem da região C-terminal produz endostatina, um inibidor de angiogênese. Na sua região N-terminal, há um motivo "frizzled'', o qual parece estar envolvido com a sinalização de Wnt. Mutações no gene COL18A1 causam a síndrome de Knobloch (SK), uma condição de herança autossômica recessiva caracterizada por degeneração vítreo - retiniana, degeneração de mácula e encefalocele occipital. Esta revisão discute o efeito tanto de alelos raros como polimórficos no fenótipo, mostrando que deficiência de uma das isoformas de colágeno XVIII é suficiente para causar SK e que alelos nulos causando deficiência de todas as isoformas de colágeno XVIII estão associadas a alterações oculares mais graves. Esta revisão, além de ilustrar a importância funcional do colágeno XVIII no desenvolvimento do olho e na manutenção de sua estrutura, também mostra que esta proteína tem um papel funcional importante em outros tecidos e órgão, como no sistema nervoso central e rim.