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Diabetic nephropathy (DN) is a major cause of end-stage renal failure worldwide. Oxidative stress has been reported to be a major culprit of the disease and increased oxidized low density lipoprotein (oxLDL) immune complexes were found in patients with DN. In this study we present evidence, that CXCL16 is the main receptor in human podocytes mediating the uptake of oxLDL. In contrast, in primary tubular cells CD36 was mainly involved in the uptake of oxLDL. We further demonstrate that oxLDL down-regulated α3-integrin expression and increased the production of fibronectin in human podocytes. In addition, oxLDL uptake induced the production of reactive oxygen species (ROS) in human podocytes. Inhibition of oxLDL uptake by CXCL16 blocking antibodies abrogated the fibronectin and ROS production and restored α3 integrin expression in human podocytes. Furthermore we present evidence that hyperglycaemic conditions increased CXCL16 and reduced ADAM10 expression in podocytes. Importantly, in streptozotocin-induced diabetic mice an early induction of CXCL16 was accompanied by higher levels of oxLDL. Finally immunofluorescence analysis in biopsies of patients with DN revealed increased glomerular CXCL16 expression, which was paralleled by high levels of oxLDL. In summary, regulation of CXCL16, ADAM10 and oxLDL expression may be an early event in the onset of DN and therefore all three proteins may represent potential new targets for diagnosis and therapeutic intervention in DN.
Die Zusammensetzung der Plasmamembran tierischer Zellen kann unter anderem durch regulierte Exozytose und durch hydrolytische Abspaltung von Ektodomänen membran-assoziierter Proteine (Ectodomain Shedding) modifiziert werden. Regulierte Exozytose spezialisierter Vesikel, den sogenannten GSVs (GLUT4 containing small vesicles), dient der intrazellulären Speicherung des Glucosetransporters4 (GLUT4) sowie seinem insulin-abhängigen Einbau in die Plasmamembran. Die proteolytische Abspaltung der Ektodomänen von Zelloberflächenproteinen wie z.B. des Heparin-bindenden epidermalen Wachstums-faktors (heparin binding-epidermal growth factor = HB-EGF) führt zur Modifikation der Plasmamembranzusammensetzung. Wir zeigten, dass GSVs in vielen Säugerzellen für die intrazelluläre Speicherung spezifischer Plasmamembranproteine und deren stimulations-abhängigen Transfer in die Plasmamembran zuständig sind. Um GSVs eindeutig identifizieren zu können, wurden Rat1-Zellen stabil mit GLUT4myc als heterologem Marker für dieses spezifische Speicherkompartiment transfiziert. Die intrazelluläre GLUT4-Lokalisation in den als positiv identifizierten Rat1/GLUT4myc-Klonen entsprach dem für CHO/GLUT4-Zellen beschriebenen Verteilungsmuster. In der Folge wurden mehrere potentiell vesikel-assoziierte Membranproteine in die Untersuchungen zur Membran-zusammensetzung einbezogen: eine endogene proHB-EGF hydrolysierende Proteaseaktivität und die Metalloproteasen ADAM10 und TACE. Es zeigte sich, dass GSVs eine Proteaseaktivität enthielten, die VSVG-proHB-EGF hydrolysierte. Eine Colokalisation der beiden endogenen Metalloproteasen ADAM10 und TACE mit GLUT4 in GSVs konnte gezeigt werden. Untersuchungen zeigten, dass beide endogenen Proteasen ADAM10 und TACE in Rat1/GLUT4myc-Zellen mit einer Subpopulation von GSVs assoziiert zu sein scheinen. Die Stimulation des G-Protein-gekoppelten Thrombinrezeptors löste in diesen Zellen eine regulierte Exozytose der GSVs aus. Die Metalloproteasen-enthaltenden GSVs reagierten jedoch nicht auf diese Art der Stimulation. Sie bildeten möglicherweise eine Reservepopulation von GSVs, die erst bei stärkerer Stimulation mobilisiert werden kann. Unter Ruhebedingungen schien auch diese Vesikelpopulation über andere intrazelluläre Kompartimente, nicht jedoch über die Plasmamembran, zu rezirkulieren.