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Cathepsin C is a novel mediator of podocyte and renal injury induced by hyperglycemia.
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-04-14 , DOI: 10.1016/j.bbamcr.2020.118723 Irena Audzeyenka 1 , Patrycja Rachubik 2 , Dorota Rogacka 1 , Marlena Typiak 2 , Tomasz Kulesza 2 , Stefan Angielski 2 , Michał Rychłowski 3 , Magdalena Wysocka 4 , Natalia Gruba 4 , Adam Lesner 4 , Moin A Saleem 5 , Agnieszka Piwkowska 1
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-04-14 , DOI: 10.1016/j.bbamcr.2020.118723 Irena Audzeyenka 1 , Patrycja Rachubik 2 , Dorota Rogacka 1 , Marlena Typiak 2 , Tomasz Kulesza 2 , Stefan Angielski 2 , Michał Rychłowski 3 , Magdalena Wysocka 4 , Natalia Gruba 4 , Adam Lesner 4 , Moin A Saleem 5 , Agnieszka Piwkowska 1
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A growing body of evidence suggests a role of proteolytic enzymes in the development of diabetic nephropathy. Cathepsin C (CatC) is a well-known regulator of inflammatory responses, but its involvement in podocyte and renal injury remains obscure. We used Zucker rats, a genetic model of metabolic syndrome and insulin resistance, to determine the presence, quantity, and activity of CatC in the urine. In addition to the animal study, we used two cellular models, immortalized human podocytes and primary rat podocytes, to determine mRNA and protein expression levels via RT-PCR, Western blot, and confocal microscopy, and to evaluate CatC activity. The role of CatC was analyzed in CatC-depleted podocytes using siRNA and glycolytic flux parameters were obtained from extracellular acidification rate (ECAR) measurements. In functional analyses, podocyte and glomerular permeability to albumin was determined. We found that podocytes express and secrete CatC, and a hyperglycemic environment increases CatC levels and activity. Both high glucose and non-specific activator of CatC phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) diminished nephrin, cofilin, and GLUT4 levels and induced cytoskeletal rearrangements, increasing albumin permeability in podocytes. These negative effects were completely reversed in CatC-depleted podocytes. Moreover, PMA, but not high glucose, increased glycolytic flux in podocytes. Finally, we demonstrated that CatC expression and activity are increased in the urine of diabetic Zucker rats. We propose a novel mechanism of podocyte injury in diabetes, providing deeper insight into the role of CatC in podocyte biology.
中文翻译：
组织蛋白酶C是高血糖诱导的足细胞和肾损伤的新型介体。
越来越多的证据表明蛋白水解酶在糖尿病性肾病发展中的作用。组织蛋白酶C（CatC）是众所周知的炎症反应调节剂，但其参与足细胞和肾损伤的作用仍不清楚。我们使用了Zucker大鼠（一种代谢综合征和胰岛素抵抗的遗传模型）来确定尿液中CatC的存在，数量和活性。除了进行动物研究外，我们还使用了两种细胞模型，即永生化的人足细胞和原代大鼠足细胞，以通过RT-PCR，Western印迹和共聚焦显微镜确定mRNA和蛋白质的表达水平，并评估CatC活性。使用siRNA分析了CatC在缺失CatC的足细胞中的作用，并通过细胞外酸化率（ECAR）测量获得了糖酵解通量参数。在功能分析中 测定足细胞和肾小球对白蛋白的渗透性。我们发现足细胞表达和分泌CatC，而高血糖环境会增加CatC的水平和活性。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。我们发现足细胞表达和分泌CatC，而高血糖环境会增加CatC的水平和活性。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。我们发现足细胞表达和分泌CatC，而高血糖环境会增加CatC的水平和活性。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入的了解。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。这些负面影响在耗尽CatC的足细胞中被完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。
更新日期：2020-04-14
中文翻译：
组织蛋白酶C是高血糖诱导的足细胞和肾损伤的新型介体。
越来越多的证据表明蛋白水解酶在糖尿病性肾病发展中的作用。组织蛋白酶C（CatC）是众所周知的炎症反应调节剂，但其参与足细胞和肾损伤的作用仍不清楚。我们使用了Zucker大鼠（一种代谢综合征和胰岛素抵抗的遗传模型）来确定尿液中CatC的存在，数量和活性。除了进行动物研究外，我们还使用了两种细胞模型，即永生化的人足细胞和原代大鼠足细胞，以通过RT-PCR，Western印迹和共聚焦显微镜确定mRNA和蛋白质的表达水平，并评估CatC活性。使用siRNA分析了CatC在缺失CatC的足细胞中的作用，并通过细胞外酸化率（ECAR）测量获得了糖酵解通量参数。在功能分析中 测定足细胞和肾小球对白蛋白的渗透性。我们发现足细胞表达和分泌CatC，而高血糖环境会增加CatC的水平和活性。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。我们发现足细胞表达和分泌CatC，而高血糖环境会增加CatC的水平和活性。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。我们发现足细胞表达和分泌CatC，而高血糖环境会增加CatC的水平和活性。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入的了解。CatC佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）的高葡萄糖和非特异性激活剂均会降低肾素，cofilin和GLUT4的水平，并诱导细胞骨架重排，从而增加足细胞中的白蛋白通透性。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。在CatC耗尽的足细胞中，这些负面影响已完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。这些负面影响在耗尽CatC的足细胞中被完全逆转。此外，PMA（但不是高葡萄糖）增加了足细胞的糖酵解通量。最后，我们证明糖尿病Zucker大鼠尿液中CatC表达和活性增加。我们提出了糖尿病足细胞损伤的一种新机制，提供了对CatC在足细胞生物学中的作用的更深入了解。
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