Xanthine oxidoreductase inhibitor topiroxostat ameliorates podocyte injury by inhibiting the reduction of nephrin and podoplanin / El inhibidor de la xantina oxidorreductasa, topiroxostat, mejora la lesión de los podocitos al inhibir la reducción de nefrina y podoplanina

Background: Topiroxostat, an inhibitor of xanthine oxidoreductase (XOR) was shown to reduce urinary albumin excretion of hyperuricemic patients with chronic kidney disease. However, its pharmacological mechanism is not well understood. In this study, we examined the effects of topiroxostat on glomerular podocytes. Podocyte is characterized by foot process and a unique cell-cell junction slit diaphragm functioning as a final barrier to prevent proteinuria. Methods: The effects of topiroxostat on the expressions of podocyte functional molecules were analysed in db/db mice, a diabetic nephropathy model, anti-nephrin antibody-induced rat podocyte injury model and cultured podocytes treated with adriamycin. Results: Topiroxostat treatment ameliorated albuminuria in db/db mice. The expression of desmin, a podocyte injury marker was increased, and nephrin and podocin, key molecules of slit diaphragm, and podoplanin, an essential molecule in maintaining foot process were downregulated in db/db mice. Topiroxostat treatment prevented the alterations in the expressions of these molecules in db/db mice. XOR activity in kidney was increased in rats with anti-nephrin antibody-induced podocyte injury. Topiroxostat treatment reduced XOR activity and restored the decreased expression of nephrin, podocin and podoplanin in the podocyte injury. Furthermore, topiroxostat enhanced the expression of podoplanin in injured human cultured podocytes. (AU)

Antecedentes: El topiroxostat, un inhibidor de la xantina oxidorreductasa (XOR), mostró reducir la excreción de albúmina en la orina de pacientes hiperuricémicos con enfermedad renal crónica. Sin embargo, su mecanismo farmacológico no se conoce con exactitud. En este estudio examinamos los efectos del topiroxostat en los podocitos glomerulares. El podocito se caracteriza por unas prolongaciones en forma de pie y un diafragma de hendidura de unión célula-célula único que funciona como barrera final en la prevención de la proteinuria. Métodos: Se analizaron los efectos del topiroxostat en las expresiones de las moléculas funcionales de los podocitos en ratones db/db, en un modelo de nefropatía diabética, en un modelo de lesión podocitaria inducida por anticuerpos antinefrina en ratas y en podocitos cultivados tratados con adriamicina. Resultados: El tratamiento con topiroxostat mejoró la albuminuria en ratones db/db. La expresión de la desmina, un marcador de lesión podocitaria, estaba aumentada, y la nefrina y la podocina, moléculas clave del diafragma de hendidura, y la podoplanina, una molécula esencial en el mantenimiento de las prolongaciones en forma de pie, estaban atenuadas en los ratones db/db. El tratamiento con topiroxostat evitó alteraciones en las expresiones de estas moléculas en los ratones db/db. La actividad de la XOR en el riñón se incrementó en ratas con lesión podocitaria inducida por anticuerpos antinefrina. El tratamiento con topiroxostat redujo la actividad de la XOR y restauró la disminución de la expresión de nefrina, podocina y podoplanina en la lesión podocitaria. Además, el topiroxostat aumentó la expresión de podoplanina en podocitos humanos cultivados lesionados. (AU)

Effect of Huangkui on mouse podocytes under high glucose environment / Efecto de Huangkui en podocitos de ratón en un entorno de glucosa alta

To explore a new underlying molecular mechanism of Huangkui Extract Powder (HKEP) in the alleviation of diabetic nephropathy (DN). Murine immortalized podocytes were divided into (i) normal glucose (NG, 5.6 mM), (ii) NG + HKEP (0.45 g/L), (iii) HG, and (iv) HG + HKEP (0.45 g/L) groups. MTT assay and flow cytometry were used to detect the podocyte proliferation, apoptosis and cell cycle. Cell viability was inhibited, and apoptosis increased in(iii) HG group compared with (i) NG group (p<0.05). mRNA and protein expression of nephrin and podocin significantly decreased in (iii) HG group compared with (i) NG group (p<0.05). When compared with (iii) HG group, (iv) HG + HKEP group had higher cell viability, lower apoptotic rate and higher mRNA and protein expression of nephrin and podocin (p<0.05). HKEP can attenuate HG-induced podocyte damage, which may be one of the mechanisms of HKEP for attenuating DN.

Explorar un nuevo mecanismo molecular subyacente del extracto del polvo de Huangkui (HKEP) en el alivio de la nefropatía diabética (ND). Los podocitos murinos inmortalizados se dividieron en (i) grupos de glucosa normal (NG, 5,6 mM), (ii) NG + HKEP (0,45 g/L), (iii) HG y (iv) HG + HKEP (0,45 g/L). Se utilizaron el ensayo MTT y la citometría de flujo para detectar la proliferación de podocitos, la apoptosis y el ciclo celular. La viabilidad celular se inhibió y la apoptosis aumentó en el grupo (iii) HG en comparación con el grupo (i) NG (p<0,05). La expresión de ARNm y proteínas de nefrina y podocina disminuyó significativamente en el grupo (iii) HG en comparación con el grupo (i) NG (p<0,05). En comparación con el grupo (iii) HG, el grupo (iv) HG + HKEP tuvo una mayor viabilidad celular, una tasa de apoptosis más baja y una expresión de ARNm y proteínas más altas de nefrina y podocina (p<0,05). HKEP puede atenuar el daño de los podocitos inducido por HG, que puede ser uno de los mecanismos de HKEP para atenuar la DN.

Xanthine oxidoreductase inhibitor topiroxostat ameliorates podocyte injury by inhibiting the reduction of nephrin and podoplanin.

BACKGROUND: Topiroxostat, an inhibitor of xanthine oxidoreductase (XOR) was shown to reduce urinary albumin excretion of hyperuricemic patients with chronic kidney disease. However, its pharmacological mechanism is not well understood. In this study, we examined the effects of topiroxostat on glomerular podocytes. Podocyte is characterized by foot process and a unique cell-cell junction slit diaphragm functioning as a final barrier to prevent proteinuria. METHODS: The effects of topiroxostat on the expressions of podocyte functional molecules were analysed in db/db mice, a diabetic nephropathy model, anti-nephrin antibody-induced rat podocyte injury model and cultured podocytes treated with adriamycin. RESULTS: Topiroxostat treatment ameliorated albuminuria in db/db mice. The expression of desmin, a podocyte injury marker was increased, and nephrin and podocin, key molecules of slit diaphragm, and podoplanin, an essential molecule in maintaining foot process were downregulated in db/db mice. Topiroxostat treatment prevented the alterations in the expressions of these molecules in db/db mice. XOR activity in kidney was increased in rats with anti-nephrin antibody-induced podocyte injury. Topiroxostat treatment reduced XOR activity and restored the decreased expression of nephrin, podocin and podoplanin in the podocyte injury. Furthermore, topiroxostat enhanced the expression of podoplanin in injured human cultured podocytes. CONCLUSIONS: Podocyte injury was evident in db/db mice. Topiroxostat ameliorated albuminuria in diabetic nephropathy model by preventing podocyte injury. Increase of XOR activity in kidney contributes to development of podocyte injury caused by stimulation to slit diaphragm. Topiroxostat has an effect to stabilize slit diaphragm and foot processes by inhibiting the reduction of nephrin, podocin and podoplanin.

Commentary: Is the Evidence for Localization of Nephrin on the Slit Diaphragm Rigid? / Comentario: ¿Está la Evidencia para la Localización de Nefrina en el Diafragma de Ranura Rígido?

After careful observation of immuno-electron microscopic findings of the renal glomerular podocyte slit so far published by various authors, it should be noted that no convincing evidence is present for localization of nephrin-immunoreactivity in the slit itself, but that nephrin-immunoreactivity is dominantly localized along the membranes of podocyte pedicles from their tip over a substantial extension. In addition, the notion that the slit diaphragm is composed of strands is compatible with the widely distributed view that the slit strands represent rod-shaped nephrin molecules. However, 3-D findings that the diaphragm is composed of not only strands but also membranous elements have recently demonstrated separately by embedment-free section electron microscopy as well as by frozen/deep-etched replica electron microscopy. It is therefore suggested that the molecular composition of the slit diaphragm remain to be further elucidated, and that it is also necessary to re-consider how nephrin is involved in the renal glomerular filtration based on the exact localization along the podocyte membrane, but not in the slit itself. The present author would welcome any criticism and opinion on his consideration.

Después de una cuidadosa observación de los hallazgos inmunoquímicos, vía microscopio electrónico, de la hendidura del podocito glomerular renal ampliamente publicados por varios autores, se debe hacer notar que no existe evidencia convincente de la presencia de inmunorreactividad de nefrina en la hendidura propiamente tal, ya que la inmunorrectividad de nefrina está predominantemente localizada a lo largo de la membrana de los podocitos desde su extremo sobre una sustancial extensión. Agregado a ello, la idea de que el diafragma de la hendidura está compuesto de filamentos es compatible con la visión que los filamentos diafragmáticos representan moléculas de nefrina en forma de varilla. Sin embargo, hallazgos en 3D muestran que el diafragma está compuesto no solamente de filamentos sino que también por elementos membranosos que han sido demostrados recientemente por sección libre de microscopía electrónica (embedment-free), así como también por microscopía electrónica de réplica por congelación y grabado profundo (frozen/deep-etched). Por lo tanto, se ha sugerido que la composición molecular del diafragma de filtración permanece para ser estudiada en el futuro y que es también necesario reconsiderar como la nefrina está involucrada en la filtración glomerular renal basados en la localización exacta a lo largo de la membrana del podocito pero no en la hendidura misma. A los autores les gustaría recibir alguna crítica u opinión sobre su consideración.

El síndrome nefrótico y el diagnóstico genético en pediatría / Inheritance genetics of nephrotic syndrome

Steroid-Resistant Nephrotic Syndrome (SRNS) is found in approximately 20 percent of patients with Nephrotic Syndrome (NS). Podocyte-gen mutations are diagnosed in a half of these children. Nephrin (NPHS1), podocin (NPHS2) and Wilms tumor suppressor gene (WT1) are the most frequently founded mutations. These patients usually progress to End Stage Renal Disease (ESRD). Objective: Current concepts in genetic diagnostic of NS in pediatrics are presented. A local experience is analyzed. In Chilean pediatric patients with SRNS, a mutational analysis of the NPHSl and NPHS2 gene was carried out by direct sequencing of the coding regions following polymerase chain reaction (PCR) amplification of genomic leukocyte DNA with flanking intronic primers. For WTl (exon 8 and exon 9), PCR of these fragments were done. Thirty-three patients were included, 17 males, 11,1 +/- 6.8 years. 54 percent of them developed ESRD, 12 patients were transplanted at the time of the analysis, 5 were under dialysis therapy, and 16 children correspond to ESRD Stage 3 and 4. Genetic analysis showed a gen mutation in 9 patients, NPHSl in 3 and NPHS2 in 6 of them. All genetic NS patients were cyclosporine-resistant. Post transplant relapse of NS was lower in genetic patients (p < 0.05). Conclusion: SRNS in children should be always evaluated from a genetic approach in order to avoid long-term immunosuppression, and to anticipate a clinical evolution after kidney transplantation.

En pediatría, el 20 por ciento de los pacientes portadores de Síndrome Nefrótico Idiopático son corticoresistentes (SNCR). Aproximadamente la mitad de ellos corresponden a mutaciones de genes que codifican proteínas del podocito. Las mutaciones más frecuentes corresponden al gen de la nefrina (NPHS1), la podocina (NPHS2) y del gen supresor del tumos de Wilms (WT1). Estas formas hereditarias no responden a tratamientos inmu-nosupresores y pueden progresar a enfermedad renal terminal (ERT). Objetivo: Revisar el estado actual del diagnóstico genético en Síndrome Nefrótico en niños, y presentar esta experiencia nacional de esta patología. Para el estudio de pacientes pediátricos chilenos, se realizó análisis de mutación del gen NPH2 por secuen-ciación directa de la regiones codificantes por PCR para la amplificación del DNA genómico leucocitario con partidores de acompañamiento intrónico. Para nefrina se procedió a extraer el DNA genómico, y se realizó la búsqueda de mutaciones de NPHSl por secuenciación directa de los 29 exones codificantes y las uniones intrónicas adyacentes, mientras que para el estudio de WTl se practicó el análisis mutacional de los exones 8 y 9, realizado por secuenciación directa del producto amplificado de WT1-PCR. Se han estudiado 33 pacientes provenientes de 29 familias, 17 varones, edad 11,1 +6,8 años. Dieciocho pacientes (54 por ciento) evolucionaron a ERT. Doce pacientes estaban trasplantados, 5 en diálisis, y 16 estaban en etapas 3-4 de enfermedad renal crónica. El estudio genético identificó mutaciones en 9 pacientes (27 por ciento), 3 correspondieron a NPHS1, 6 a NPHS2. Ningún caso con mutación respondió a tratamiento de Ciclosporina A (CsA), y las recaídas posttrasplante fueron significativamente menores en el grupo con mutación (+). Conclusión: Las mutaciones en estos genes deben ser estudiadas en cada niño con SNCR con el fin de evitar tratamientos prolongados e inefectivos, y anticipar la evolución después del trasplante renal.