Molecular mechanisms regulating glucose uptake into podocytes : Role of ezrin, septin 7 and nonmuscle myosin IIA

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0115-0
Title: Molecular mechanisms regulating glucose uptake into podocytes : Role of ezrin, septin 7 and nonmuscle myosin IIA
Author: Wasik, Anita Agnieszka
Contributor organization: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Haartman Institute
Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta, kliinisteoreettinen laitos
Helsingfors universitet, medicinska fakulteten, Haartman institutet
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2014-11-28
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0115-0
http://hdl.handle.net/10138/135955
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Diabetic nephropathy (DN) is a major microvascular complication of diabetes and a common cause of end-stage renal disease. Mechanisms leading to the development of DN are not fully understood, but podocyte injury is involved. Interestingly, in respect to glucose uptake podocytes are uniquely insulin sensitive cells. Insulin rapidly induces remodeling of the actin cytoskeleton and leads to glucose uptake via glucose transporters GLUT1 and GLUT4. Defects in the trafficking of the glucose transporters may affect the insulin sensitivity of podocytes. Thus, regulators of glucose transporter trafficking may provide suitable targets to enhance insulin sensitivity of podocytes and prevent the development and progression of DN. However, the precise mechanisms regulating glucose transporter trafficking and glucose uptake into podocytes are largely uncharacterized. To identify changes in the expression of glomerular proteins at an early stage of DN we performed quantitative proteomic profiling of glomeruli isolated from rats with streptozotocin-induced diabetes and controls. Ezrin was found to be downregulated in diabetic glomeruli. In cultured podocytes depletion of ezrin increased glucose uptake by increasing translocation of GLUT1 to the plasma membrane. Loss of ezrin also induced actin remodelling, which involved cofilin-1. Phosphorylated cofilin-1 was upregulated in diabetic glomeruli suggesting altered actin dynamics. Furthermore, reduced expression of ezrin was found in the podocytes of human patients with diabetes. We found that the filament-forming septin 7 forms a complex with CD2AP and nephrin, both of which are essential for glomerular ultrafiltration. We showed that septin 7 negatively regulates GLUT4 storage vesicle (GSV) trafficking by forming a physical barrier between the vesicles and the plasma membrane. The novel interaction partner of septin 7, nonmuscle myosin heavy chain IIA (NMHC-IIA), was found to positively regulate insulin-stimulated glucose uptake into podocytes. Loss of NMHC-IIA reduced formation of the SNARE complex involved in GSV exocytosis. Furthermore, we presented that insulin regulates the association of septin 7 and phosphorylated RLC (pp-RLC), a part of myosin hexameric complex, with a plasma membrane SNARE, SNAP23. pp-RLC is upregulated in diabetic glomeruli and cultured human podocytes exposed to macroalbuminuric sera from patients with Type 1 diabetes. Our findings indicate that ezrin, septin 7 and NMHC-IIA regulate glucose uptake into podocytes and may play a role in the development of the renal complication in diabetes by regulating glucose transport and organization of the actin cytoskeleton in podocytes.Diabeettinen munuaissairaus on diabetekseen liittyvä lisäsairaus. Diabeettisen munuaissairauden alkuvaiheen tunnusmerkki on valkuaisen vähäinen määrä virtsassa (mikroalbuminuria). Taudin edetessä valkuaisen määrä virtsassa lisääntyy ja voi johtaa varsinaiseen valkuaisvirtsaisuuteen. Diabeettisen munuaissairauden tarkkaa syntymekanismia ei tiedetä, mutta podosyyttien eli munuaiskeräsen epiteelisolujen vaurion tiedetään liittyvän taudin kehittymiseen. On myös osoitettu, että insuliiniresistenssi on yksi diabeettisen munuaisvaurion riskitekijöistä. Podosyyttien on osoitettu olevan insuliinivasteisia soluja, eli ne pystyvät vastaamaan insuliinistimulaatioon ja siirtämään glukoosinkuljettajamolekyylien välityksellä sokeria verestä solun käyttöön. Uudet tutkimustulokset myös osoittavat, että insuliinivaste on välttämätön podosyyttien toiminnalle. Häiriöt glukoosinkuljettajamolekyylien ja niiden toimintaa säätelevien valkuaisaineiden toiminnassa saattavat vaikuttaa podosyyttien insuliiniherkkyyteen. Näihin molekyyleihin ja niiden toimintaan vaikuttamalla voidaan parantaa solujen insuliinivastetta, ja siten mahdollisesti vaikuttaa diabeettisen munuaissairauden syntyyn ja sairauden etenemiseen. Glukoosinkuljettajien toiminnan säätelystä podosyyteissä tiedetään kuitenkin vielä hyvin vähän. Tämän väitöstyön tavoitteena oli selvittää diabeettisen munuaissairauden syntyyn johtavia molekyylitason mekanismeja ja tutkia, miten glukoosinkuljettajamolekyylien ohjautumista solukalvolle ja tästä seuraavaa sokerin sisäänottoa säädellään podosyyteissä. Tutkimustulokset osoittivat, että ezriini, septiini 7 ja NMHC-IIA säätelevät podosyyttien aktiinitukirangan järjestymistä ja glukoosinkuljettajien siirtymistä solukalvolle vaikuttaen sokerin sisäänottoon podosyytteihin. Ezriini, septiini 7 ja NMHC-IIA saattavat siten vaikuttaa diabeettisen munuaissairauden kehittymiseen.
Subject: biomedicine
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
molecula.pdf 2.314Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record