ABSTRACT
Background: Kidney disease is a major public health issue arising from loss of glomerular podocyte function, and there are considerable sex differences in its prognosis. Evidence suggests a renoprotective effect of estrogen and soy diet-derived phytoestrogens, although the molecular basis for this is poorly understood. Objective: Here, we aim to assess sex differences in expression of key proteins associated with podocyte survival and determine the effects of dietary soy on glomerular and podocyte signaling. Methods: Male and female FVB mice were fed control, low (1%), and high (20%) doses of isolated soy protein (ISP) in utero and until 100 days of age. Spot urine was collected to measure proteinuria and isolated glomeruli were used to quantify activated and total levels of nephrin, Akt, and ERK1/2. To investigate protective effects of specific soy phytoestrogens, cultured podocytes were treated with or without daidzein and subject to control or high glucose as a model of podocyte injury. Results: Nephrin and Akt were elevated at baseline in glomeruli from females compared to males. Both sexes that were fed 1% and 20% ISP displayed robust increases in total glomerular Akt compared to controls, and these effects were more prominent in females. A similar trend at both doses in both sexes was observed with activated Akt and total nephrin. Notably, males exclusively showed increased phosphorylation of nephrin and extracellular signal-regulated kinase (ERK) at the 1% ISP dose; however, no overt changes in urinary albumin excretion or podocin levels were observed, suggesting that the soy diets did not impair podocyte function. Finally, in cultured male and female podocytes, daidzein treatment suppressed high glucose-induced ERK activation. Conclusions: Together, our findings reveal a putative mechanism to explain the protective influence of sex on kidney disease progression, and they provide further evidence to support a beneficial role for dietary soy in preserving glomerular function.
Contexte: L'insuffisance rénale est un problème majeur de santé publique résultant d'une perte de fonction des podocytes glomérulaires, et son pronostic diffère selon le sexe. Bien que le fondement moléculaire en soit mal compris, des données suggèrent que les Åstrogènes et des phytoestrogènes dérivés du soja alimentaire auraient un effet néphroprotecteur. Objectifs: Évaluer les différences selon le sexe dans l'expression des protéines clés associées à la survie des podocytes, et déterminer les effets du soja alimentaire sur la signalisation glomérulaire et les podocytaire. Méthodologie: Des souris FVB mâles et femelles ont reçu un régime alimentaire témoin ou un regime à faible dose (1 %) ou à dose élevée (20 %) de protéines de soja isolées (PSI) in utero et jusqu'à l'âge de 100 jours. Des échantillons aléatoires d'urine ont été recueillis pour mesurer la protéinurie et des glomérules isolés ont été utilisés pour quantifier les niveaux activés et totaux de néphrine, d'Akt et d'ERK1/2. Pour évaluer l'effet protecteur de certains phytoestrogènes du soja, des podocytes cultivés ont été traités avec ou sans daidzéine et soumis à une dose témoin ou à une dose élevée de glucose comme modèle de lésion podocytaire. Résultats: Les taux initiaux de néphrine et d'Akt étaient plus élevés dans les glomérules des souris femelles. Les souris mâles et femelles nourries avec des doses de 1 % et de 20 % de PSI ont montré des augmentations significatives de l'Akt glomérulaire totale par rapport aux témoins, et ces effets étaient plus importants chez les femelles. Une tendance semblable a été observée chez les deux sexes et pour les deux doses en ce qui concerne l'Akt activée et la néphrine totale. Seuls les mâles ont montré une augmentation de la phosphorylation de la néphrine et de l'ERK à 1 % de PSI; aucun changement manifeste n'a cependant été observé dans l'excrétion urinaire d'albumine ou dans le taux de podocine, ce qui suggère que le soja alimentaire n'a pas altéré la fonction des podocytes. Dans les podocytes cultivés, tant mâles que femelles, le traitement à la daidzéine a inhibé l'activation de l'ERK induite par une forte dose de glucose. Conclusion: Ensemble, nos résultats révèlent un mécanisme putatif pouvant expliquer l'effet protecteur du sexe du patient sur la progression de l'insuffisance rénale. Ces résultats fournissent des preuves supplémentaires soutenant l'hypothèse d'un rôle bénéfique du soja alimentaire dans la préservation de la fonction glomérulaire.
ABSTRACT
Assembly of signaling molecules into micrometer-sized clusters is driven by multivalent protein-protein interactions, such as those found within the nephrin-Nck (Nck1 or Nck2) complex. Phosphorylation on multiple tyrosine residues within the tail of the nephrin transmembrane receptor induces recruitment of the cytoplasmic adaptor protein Nck, which binds via its triple SH3 domains to various effectors, leading to actin assembly. The physiological consequences of nephrin clustering are not well understood. Here, we demonstrate that nephrin phosphorylation regulates the formation of membrane clusters in podocytes. We also reveal a connection between clustering and endocytosis, which appears to be driven by threshold levels of nephrin tyrosine phosphorylation and Nck SH3 domain signaling. Finally, we expose an in vivo correlation between transient changes in nephrin tyrosine phosphorylation, nephrin localization and integrity of the glomerular filtration barrier during podocyte injury. Altogether, our results suggest that nephrin phosphorylation determines the composition of effector proteins within clusters to dynamically regulate nephrin turnover and podocyte health.
