The bioactive peptides of the apelinergic system and its receptor APJ have been shown to play a protective role in experimental cardiovascular and diabetic kidney disease (DKD). Mechanisms of this renoprotective effect remain to be elucidated. In this study, we examined the localization of APJ within the normal kidney and its kidney expression in the db/db model of DKD. The effect of hyperglycaemia and angiotensin II on APJ was examined in cultured podocytes.
In the glomerulus, APJ colocalized with podocyte but not endothelial cell markers. In podocytes stimulated with Pyr1Apelin-13 a change in the phosphorylation status of the signaling proteins, AKT, ERK and p70S6K was observed, with an increase 15 minutes after stimulation. Pyr1Apelin-13 decreased activity of Caspase-3 in podocytes after high glucose treatment. Similarly, NADPH-oxidase activity in the hyperglycaemic environment was ameliorated by Pyr1Apelin-13, reflecting both an anti-apoptotic and anti-oxidative effect of APJ stimulation. In podocytes, APJ mRNA was downregulated in high glucose when compared to normal glucose conditions, and exposure to angiotensin II led to a further significant decrease in APJ mRNA. APJ and preproapelin mRNA levels in kidneys from db/db mice were markedly decreased, along with decreased tubular APJ protein by western blotting and immunostaining when compared to db/m controls. In conclusion, the apelinergic system is decreased in kidneys from db/db mice. Within the glomerulus APJ is mainly localized in podocytes, and in this cell type its activation by Pyr1Apelin-13 abolishes the pro-apoptotic and pro-oxidative effect of high glucose, suggesting a potential therapeutic role of apelin and emerging agonists with extended half-life for the therapy of DKD.
Für die bioaktiven Peptide des apelinergen Systems und ihres Rezeptors APJ wurden in experimentellen kardiovaskulären Erkrankungen und der diabetischen Nierenkrankheit (DKD) eine protektive Rolle aufgezeigt. Die Mechanismen dieses renoprotektiven Effektes konnten jedoch noch nicht aufgeklärt werden. In dieser Studie untersuchten wir die Lokalisation von APJ in normalem Nierengewebe und seine Expression in dem db/db Modell der DKD. Weiterhin wurde der Effekt von Hyperglykämie und Angiotensin II auf APJ in kultivierten Podozyten analysiert. Im Glomerulus wurde Ko-lokalisation von APJ mit Markern für Podozyten gefunden, allerdings nicht mit Markern für endotheliale Zellen. Stimulation mit Pyr1Apelin-13 führte in Podozyten nach 15 Minuten zu Veränderungen im Phosphorylierungsstatus der Signalproteine AKT, ERK und p70S6K. Pyr1Apelin-13 senkte die Aktivität von Caspase-3 und NADPH-Oxidase in Podozyten gezüchtet in hochglukosigem Nährmedium, was den anti-apoptotischen und anti-oxidativen Effekt von APJ Stimulation widerspiegelt. In Podozyten im hochglukosigen Medium wurde eine Herunterregulierung der APJ mRNA im Vergleich zu normoglykämen Bedingungen gefunden und Applikation von Angiotensin II führte zu einer noch weiteren Senkung. Im Vergleich zu den db/m Kontrollen waren APJ und Präproapelin mRNA in Nieren von db/db Mäusen deutlich gesenkt einhergehend mit reduzierten tubulären APJ Protein Leveln nachgewiesen mittels Western Blot und Immunfärbung. Zusammengefasst zeigt sich das apelinerge System herunterreguliert in Nieren von db/db Mäusen. Innerhalb des Glomerulus ist APJ vor allem in den Podozyten lokalisiert und hebt hier nach Stimulation mit Pyr1Apelin-13 den pro-apoptotischen und pro-oxidativen Effekt von Hyperglykämie auf. Dies könnte auf eine potentielle therapeutische Nutzung von Apelin und Agonisten mit verlängerter Halbwertszeit für die Therapie von DKD hindeuten.
