Cardiac remodeling in chronic kidney disease

Cardiac remodeling occurs frequently in chronic kidney disease patients and affects quality of life and survival. Current treatment options are highly inadequate. As kidney function declines, numerous metabolic pathways are disturbed. Kidney and heart functions are highly connected by organ crosstalk. Among others, altered volume and pressure status, ischemia, accelerated atherosclerosis and arteriosclerosis, disturbed mineral metabolism, renal anemia, activation of the renin-angiotensin system, uremic toxins, oxidative stress and upregulation of cytokines stress the sensitive interplay between different cardiac cell types. The fatal consequences are left-ventricular hypertrophy, fibrosis and capillary rarefaction, which lead to systolic and/or diastolic left-ventricular failure. Furthermore, fibrosis triggers electric instability and sudden cardiac death. This review focuses on established and potential pathophysiological cardiorenal crosstalk mechanisms that drive uremia-induced senescence and disease progression, including potential known targets and animal models that might help us to better understand the disease and to identify novel therapeutics

Magnesium but not nicotinamide prevents vascular calcification in experimental uraemia

BACKGROUND: Optimal phosphate control is an unmet need in chronic kidney disease (CKD). High serum phosphate increases calcification burden and is associated with mortality and cardiovascular disease in CKD. Nicotinamide (NA) alone or in combination with calcium-free phosphate binders might be a strategy to reduce phosphate levels and calcification and thus impact cardiovascular disease in CKD. METHODS: We studied the effect of NA alone and in combination with magnesium carbonate (MgCO3) as a potential no

Pelota interacts with HAX1, EIF3G and SRPX and the resulting protein complexes are associated with the actin cytoskeleton

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Pelota (PELO) is an evolutionary conserved protein, which has been reported to be involved in the regulation of cell proliferation and stem cell self-renewal. Recent studies revealed the essential role of PELO in the No-Go mRNA decay, by which mRNA with translational stall are endonucleotically cleaved and degraded. Further, PELO-deficient mice die early during gastrulation due to defects in cell proliferation and/or differentiation.</p> <p>Results</p> <p>We show here that PELO is associated with actin microfilaments of mammalian cells. Overexpression of human PELO in Hep2G cells had prominent effect on cell growth, cytoskeleton organization and cell spreading. To find proteins interacting with PELO, full-length human PELO cDNA was used as a bait in a yeast two-hybrid screening assay. Partial sequences of HAX1, EIF3G and SRPX protein were identified as PELO-interacting partners from the screening. The interactions between PELO and HAX1, EIF3G and SRPX were confirmed <it>in vitro </it>by GST pull-down assays and <it>in vivo </it>by co-immunoprecipitation. Furthermore, the PELO interaction domain was mapped to residues 268-385 containing the c-terminal and acidic tail domain. By bimolecular fluorescence complementation assay (BiFC), we found that protein complexes resulting from the interactions between PELO and either HAX1, EIF3G or SRPX were mainly localized to cytoskeletal filaments.</p> <p>Conclusion</p> <p>We could show that PELO is subcellularly localized at the actin cytoskeleton, interacts with HAX1, EIF3G and SRPX proteins and that this interaction occurs at the cytoskeleton. Binding of PELO to cytoskeleton-associated proteins may facilitate PELO to detect and degrade aberrant mRNAs, at which the ribosome is stalled during translation.</p

Altered vitamin K biodistribution and metabolism in experimental and human chronic kidney disease

Chronic kidney disease (CKD) is accompanied with extensive cardiovascular calcification, in part correlating with functional vitamin K deficiency. Here, we sought to determine causes for vitamin K deficiency beyond reduced dietary intake. Initially, vitamin K uptake and distribution into circulating lipoproteins after a single administration of vitamin K1 plus K2 (menaquinone 4 and menaquinone 7, respectively) was determined in patients on dialysis therapy and healthy individuals. The patients incorporated very little menaquinone 7 but more menaquinone 4 into high density lipoprotein (HDL) and low-density lipoprotein particles than did healthy individuals. In contrast to healthy persons, HDL particles from the patients could not be spiked with menaquinone 7 in vitro and HDL uptake was diminished in osteoblasts. A reduced carboxylation activity (low vitamin K activity) of uremic HDL particles spiked with menaquinone 7 vs. that of controls was confirmed in a bioassay using human primary vascular smooth muscle cells. Kidney menaquinone 4 tissue levels were reduced in 5/6-nephrectomized versus sham-operated C57BL/6 mice after four weeks of a vitamin K rich diet. From the analyzed enzymes involved in vitamin K metabolism, kidney HMG-CoA reductase protein was reduced in both rats and patients with CKD. In a trial on the efficacy and safety of atorvastatin in 1051 patients with type 2 diabetes receiving dialysis therapy, no pronounced vitamin K deficiency was noted. However, the highest levels of PIVKA-II (biomarker of subclinical vitamin K deficiency) were noted when a statin was combined with a proton pump inhibitor. Thus, profound disturbances in lipoprotein mediated vitamin K transport and metabolism in uremia suggest that menaquinone 7 supplementation to patients on dialysis therapy has reduced efficacy

Genome wide cDNA library screen for new signaling associated modulators of cardiac hypertrophy and heart failure

Die MAPK Signalkaskade wird durch Cytokine, Wachstumsfaktoren und Hormone aktiviert und reguliert die Antwort der Zelle auf diese extrazellulären Signale. So ist die Signalkaskade an fundamentalen Funktionen der Zelle, wie Wachstum, Proliferation, Differenzierung und Überleben beteiligt. Durch diese zentrale Rolle in der Signaltransduktion können Störungen der MAPK Signalkaskade eine verheerende Auswirkung auf die Zelle und ihren Organismus haben. Die Proteine der MAPK Signalkaskade wurden bereits mit vielen Krankheiten wie Krebs, Autoimmunerkrankungen und Herzinsuffizienz in direkten Zusammenhang gebracht. Die konstitutive Aktivierung der MAPK Signalkaskade im Herzen führt zu kardialer Hypertrophie mit anschließender Herzinsuffizienz. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass B-Raf in der Regulation kardialer Hypertrophie eine Rolle spielt. Um dies zu ermitteln, wurde im Modell kultivierter neonataler Kardiomyocyten der Ratte, die Zellgröße planimetrisch untersucht. Die Zellen wurden dabei mittels Phenylephrin zur Hypertrophie angeregt. Die B-Raf Aktivität wurde durch den kommerziell erhältlichen Inhibitor SB590885 inhibiert. Zellen, die simultan mit Phenylephrin und dem Inhibitor SB590885 behandelt wurden, entwickelten keine zelluläre Hypertrophie der neonatalen Kardiomyocyten. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die Inhibition von B-Raf, in den neonatalen Kardiomyocyten der Ratte, zu einer signifikanten Reduktion der Mek1/2 Phosphorylierung führt. Dies wurde sowohl in den unstimulierten Kardiomyocyten, als auch in den durch Phenylephrin stimulierten Kardiomyocyten sichtbar. Auf Grundlage dieser Ergebnisse ist anzunehmen, dass es sich bei B-Raf um die RAF-Isoform handelt, die für die Signalweiterleitung an Mek verantwortlich ist. Dies geschieht entweder direkt oder mittelbar durch die Rekrutierung von C-Raf. Die Signalübertragung von B-Raf zu Mek stellt eine wichtige Schlüsselstelle der MAPK Signalkaskade dar. Daher wurde innerhalb der vorliegenden Studie nach bisher unbekannten Proteinen gesucht, die Modulatoren der Signalübertragung von B-Raf zu Mek sind. Hierzu wurde unter Verwendung einer cDNA Library in einem genomweiten Ansatz ein Luciferase Reporterassay etabliert. Innerhalb dieser Studien wurde Rcn1 als Inhibitor der B-Raf/Mek1 Interaktion identifiziert. Daher wurde Rcn1 im Anschluss daran in weiteren Analysen und Experimenten genauer charakterisiert. Die Rcn1 Expression ist in der kardialen Hypertrophie sowohl in Mensch als auch in Maus signifikant erhöht. Innerhalb der vorliegenden Untersuchungen konnte Rcn1 erstmals als Regulator der kardialen Hypertrophie identifiziert werden. Rcn1 ist in der Lage die Phenylephrin induzierte Hypertrophie in vitro vollständig zu inhibieren und sowohl die B-Raf als auch die C-Raf Kinaseaktivität potent zu inhibieren. Neonatale Kardiomyocyten, die Rcn1 überexprimieren, entzogen sich ebenso wie die B-Raf inhibierten Zellen der Phenylephrin induzierten Hypertrophie. Die Überexpression von Rcn1 in den neonatalen Kardiomyocyten der Ratte führte zu einer dosisabhängigen Inhibition der Mek1/2 Phosphorylierung. Der Knockdown von Rcn1 führte dabei zu einer erhöhten Mek1/2 Phosphorylierung in den neonatalen Kardiomyocyten der Ratte. Dieses Ergebnis wurde sowohl mittels Western-Blot Analyse als auch im Luciferase Reporterassay bestätigt. Die Untersuchung ergab zudem, dass der Knockdown zu einem hypertrophen Wachstum der Kardiomyocyten führte. Die Expression von Rcn1 scheint in den neonatalen Kardiomyocyten notwendig zu sein, um das hypertrophe Wachstum der Zellen zu inhibieren