Epac, Rap and Rab3 act in concert to mobilize calcium from sperm's acrosome during exocytosis

BACKGROUND: Exocytosis of sperm's single secretory granule or acrosome (acrosome reaction, AR) is a highly regulated event essential for fertilization. The AR begins with an influx of calcium from the extracellular milieu and continues with the synthesis of cAMP and the activation of its target Epac. The cascade bifurcates into a Rab3-GTP-driven limb that assembles the fusion machinery and a Rap-GTP-driven limb that mobilizes internal calcium. RESULTS: To understand the crosstalk between the two signaling cascades, we applied known AR inhibitors in three experimental approaches: reversible, stage-specific blockers in a functional assay, a far-immunofluorescence protocol to detect active Rab3 and Rap, and single cell-confocal microscopy to visualize fluctuations in internal calcium stores. Our model system was human sperm with their plasma membrane permeabilized with streptolysin O and stimulated with external calcium. The inhibition caused by reagents that prevented the activation of Rap was reversed by mobilizing intracellular calcium pharmacologically, whereas that caused by AR inhibitors that impeded Rab3's binding to GTP was not. Both limbs of the exocytotic cascade joined at or near the stage catalyzed by Rab3 in a unidirectional, hierarchical connection in which the intra-acrosomal calcium mobilization arm was subordinated to the fusion protein arm; somewhere after Rab3, the pathways became independent. CONCLUSIONS: We delineated the sequence of events that connect an external calcium signal to internal calcium mobilization during exocytosis. We have taken advantage of the versatility of the sperm model to investigate how cAMP, calcium, and the proteinaceous fusion machinery coordinate to accomplish secretion. Because the requirement of calcium from two different sources is not unique to sperm and fusion proteins are highly conserved, our findings might contribute to elucidate mechanisms that operate in regulated exocytosis in other secretory cell types.Fil: Ruete, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Cienicas Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Lucchesi, Ornella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Cienicas Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Bustos, Matias Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Cienicas Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Tomes, Claudia Nora. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Cienicas Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentin

Altered renal expression of Na + transporters and ROMK in protein-deprived rats

Potassium depletion has been associated with altered sodium reabsorption in tubule segments. We studied if the altered abundance of Na+ transporters and ROMK are associated with distal potassium secretion that contributes to the development of hypokalemia in protein-deprived rats. After weaning, Wistar rats were fed with a low-protein diet (8%, LP) for 14 days and then recovered with a normal-protein (NP) diet (24%, RP). An age-matched control group was fed with an NP diet (24%, NP). We showed hypokalemia, lower glomerular filtration rate and higher FEK+ in the LP group. Immunoblotting revealed that the type 3 Na+/H+ exchanger in the cortex was decreased in the LP group. However, the type 2 Na +-K+-2Cl- cotransporter was increased in the outer stripe of the outer medulla in the LP group. The abundance of the aldosterone-regulated Na+-Cl- cotransporter (NCC) and epithelial Na+ channel (ENaC) was higher in the LP group and was associated with higher plasma aldosterone level. ROMK protein levels were increased. Na+/K+-ATPase protein levels were the same in both groups. After the recovery period, the expression of Na+ transporters and ROMK returned to control values. We conclude that increased expression of NCC, ENaC subunits, and ROMK contributed to distal potassium secretion leading to enhanced potassium excretion, which may explain the hypokalemia resulting from LP feeding. A role of aldosterone may be suggested.Fil: Ruete, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Medicina y Biología Experimental de Cuyo; ArgentinaFil: Carrizo, Liliana C.. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; ArgentinaFil: Bocanegra, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Medicina y Biología Experimental de Cuyo; ArgentinaFil: Vallés, Patricia G.. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Medicina y Biología Experimental de Cuyo; Argentin

Diacilglicerol induce la reacción acrosomal en espermatozoides humanos mediante la activación de RASGRP1 en ausencia de calcio y AMPc

El espermatozoide contiene un gran gránulo secretorio (acrosoma) que exocita frente a diferentes estímulos. Este proceso se denomina reacción acrosomal y es requerido para que ocurra la fertilización. Nuestro laboratorio demostró que el diacilglicerol (DAG) estimula la exocitosis acrosomal induciendo un ciclo de retroalimentación positiva dependiente de PKC y fosfolipasa D1 (PLD1) que provee continuamente fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2). Llamativamente, DAG es capaz de inducir la exocitosis en ausencia de calcio extracelular activando dos vías de señalización, una que conduce a la síntesis de IP3 y salida de calcio del reservorio acrosomal, y otra que conduce a la activación de Rab3A y ensamble de las SNAREs.Fil: Altamirano, Karina Noel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Lucchesi, Ornella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Ruete, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Belmonte, Silvia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaVIII Jornadas de Bioquímica y Biología Molecular de Lípidos y LipoproteínasMendozaArgentinaUniversidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias MédicasUniversidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturale

Membrane-permeable Rab27A is a regulator of the acrosome reaction: Role of geranylgeranylation and guanine nucleotides

The acrosome reaction is the regulated exocytosis of mammalian sperm's single secretory granule, essential for fertilization. It relies on small GTPases, the cAMP binding protein Epac, and the SNARE complex, among other components. Here, we describe a novel tool to investigate Rab27-related signaling pathways: a hybrid recombinant protein consisting of human Rab27A fused to TAT, a cell penetrating peptide. With this tool, we aimed to unravel the connection between Rab3, Rab27 and Rap1 in sperm exocytosis and to deepen our understanding about how isoprenylation and guanine nucleotides influence the behaviour of Rab27 in exocytosis. Our results show that TAT-Rab27A-GTP-γ-S permeated into live sperm and triggered acrosomal exocytosis per se when geraylgeranylated but inhibited it when not lipid-modified. Likewise, an impermeant version of Rab27A elicited exocytosis in streptolysin O-permeabilized — but not in non-permeabilized — cells when geranylgeranylated and active. When GDP-β-S substituted for GTP-γ-S, isoprenylated TAT-Rab27A inhibited the acrosome reaction triggered by progesterone and an Epac-selective cAMP analogue, whereas the non-isoprenylated protein did not. Geranylgeranylated TAT-Rab27A-GTP-γ-S promoted the exchange of GDP for GTP on Rab3 and Rap1 detected by far-immunofluorescence with Rab3-GTP and Rap1-GTP binding cassettes. In contrast, TAT-Rab27A lacking isoprenylation or loaded with GDP-β-S prevented the activation of Rab3 and Rap1 elicited by progesterone. Challenging streptolysin O-permeabilized human sperm with calcium increased the population of sperm with Rap1-GTP, Rab3-GTP and Rab27-GTP in the acrosomal region; pretreatment with anti-Rab27 antibodies prevented the activation of all three. The novel findings reported here include: the description of membrane permeant TAT-Rab27A as a trustworthy tool to unveil the regulation of the human sperm acrosome reaction by Rab27 under physiological conditions; that the activation of endogenous Rab27 is required for that of Rab3 and Rap1; and the connection between Epac and Rab27 and between Rab27 and the configuration of the SNARE complex. Moreover, we present direct evidence that Rab27A's lipid modification, and activation/inactivation status correlate with its stimulatory or inhibitory roles in exocytosis.Fil: Bustos, Matias Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Lucchesi, Ornella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Ruete, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Tomes, Claudia Nora. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentin

Sperm proteostasis: Can-nabinoids be chaperone's partners?

The male gamete is a highly differentiated cell that aims to fuse with the oocyte in fertilization. Sperm have silenced the transcription and translational processes, maintaining proteostasis to guarantee male reproductive health. Despite the information about the implication of molecular chaperones as orchestrators of protein folding or aggregation, and the handling of body homeostasis by the endocannabinoid system, there is still a lack of basic investigation and random controlled clinical trials that deliver more evidence on the involvement of cannabinoids in reproductive function. Besides, we noticed that the information regarding whether recreational marijuana affects male fertility is controversial and requires further investigation. In other cell models, it has recently been evidenced that chaperones and cannabinoids are intimately intertwined. Through a literature review, we aim to explore the interaction between chaperones and cannabinoid signaling in sperm development and function. To untangle how or whether this dialogue happens within the sperm proteostasis. We discuss the action of chaperones, the endocannabinoid system and phytocannabinoids in sperm proteostasis. Reports of some heat shock and lipid proteins interacting with cannabinoid receptors prove that chaperones and the endocannabinoid system are in an intimate dialogue. Meanwhile, advancing the evidence to decipher these mechanisms for introducing innovative interventions into routine clinical settings becomes crucial. We highlight the potential interaction between chaperones and cannabinoid signaling in regulating proteostasis in male reproductive health.Fil: Frontini López, Yesica Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Flores Montero, Karina Johana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Fontecilla Escobar, Javiera Valentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Ruete, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentin

A connection between reversible tyrosine phosphorylation and SNARE complex disassembly activity of N-ethylmaleimide-sensitive factor unveiled by the phosphomimetic mutant N-ethylmaleimide-sensitive factor-Y83E

N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF) disassembles fusion-incompetent cis soluble-NSF attachment protein receptor (SNARE) complexes making monomeric SNAREs available for subsequent trans pairing and fusion. In most cells the activity of NSF is constitutive, but in Jurkat cells and sperm it is repressed by tyrosine phosphorylation; the phosphomimetic mutant NSF-Y83E inhibits secretion in the former. The questions addressed here are if and how the NSF mutant influences the configuration of the SNARE complex. Our model is human sperm, where the initiation of exocytosis (acrosome reaction (AR)) de-represses the activity of NSF through protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B)-mediated dephosphorylation. We developed a fluorescence microscopy-based method to show that capacitation increased, and challenging with an AR inducer decreased, the number of cells with tyrosine-phosphorylated PTP1B substrates in the acrosomal domain. Results from bioinformatic and biochemical approaches using purified recombinant proteins revealed that NSF-Y83E bound PTP1B and thereupon inhibited its catalytic activity. Mutant NSF introduced into streptolysin O-permeabilized sperm impaired cis SNARE complex disassembly, blocking the AR; subsequent addition of PTP1B rescued exocytosis. We propose that NSF-Y83E prevents endogenous PTP1B from dephosphorylating sperm NSF, thus maintaining NSF's activity in a repressed mode and the SNARE complex unable to dissociate. The contribution of this paper to the sperm biology field is the detection of PTP1B substrates, one of them likely being NSF, whose tyrosine phosphorylation status varies during capacitation and the AR. The contribution of this paper to the membrane traffic field is to have generated direct evidence that explains the dominant-negative role of the phosphomimetic mutant NSF-Y83E.Fil: Ruete, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Zarelli, Valeria Eugenia Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Masone, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: de Paola, Maria Matilde. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Bustos, Diego Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Tomes, Claudia Nora. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentin

Efecto citoprotector de cannabis sativa sobre células madre mesenquimales humanas

El uso de cannabis medicinal para el tratamiento de diversas patologías está creciendo sostenidamente al igual que la evidencia que lo respalda. No obstante, gran parte de los datos reportados provienen del estudio de cannabinoides sintéticos o purificados desestimando los efectos terapéuticos debidos a la sinergia entre los diferentes compuestos de los extractos completos de Cannabis sativa. Las células madre mesenquima- les (CMM) son capaces de promover un entorno regenerativo más allá de su capacidad pluripotencial, pro- moviendo la restauración tisular y la cicatrización. Sin embargo, su uso presenta grandes desafíos éticos y metodológicos. En este sentido, existe una búsqueda intensiva de opciones terapéuticas que capitalicen los beneficios reparativos de las CMM sin los inconvenientes de histocompatibilidad. De este modo, el secretoma (conjunto de moléculas y estructuras liberadas por una célula) representa un gran candidato ya que conserva muchas de las propiedades regenerativas de las CMM y sin los problemas de uso de terapias celulares.En este trabajo, nos propusimos evaluar el efecto del espectro completo de extractos de C. sativa sobre la fun- cionalidad de CMM humanas derivadas de cordón umbilical.Los datos revelan que los extractos completos de C. sativa poseen propiedades citoprotectoras sobre las CMM al promover una marcada reducción de la acti- vidad catalítica de la caspasas-3 en respuesta a un estímulo de estrés oxidativo. Por otro lado, observamos un incremento de la migración celular evidenciando una activación de las CMM. Finalmente, determinamos una de las vías de señalización implicadas en los efectos biológicos de C. sativa sobre las CMM demostran- do que la activación de la vía de pPDGFR y pSTAT3 tendría un papel protagónico en los efectos biológicos observados en las CMM. En este sentido, el tratamiento con el medio condicionado obtenido de las CMM tratadas con los extractos de C. sativa produjo un aumento en los niveles de fosforilación en p-PDGFR, p- STAT3, pAky y pErk. Estos resultados muestran las ventajas del tratamiento de las CMM con los extractos de C. sativa potenciando las propiedades regenerativas y abren un nuevo enfoque terapéutico de potencial aplicación en medicina regenerativa basado en el uso del secretoma de CMM pre-tratadas con C. sativa.Fil: Gambarte Tudela, Julian Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Fontecilla Escobar, Javiera Valentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Durán, Néstor Javier Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Gutierrez Gallardo, Nadia Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Frontini López, Yesica Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Rodríguez, Sergio Gabriel. Asociación Civil Plantar Ciencia; ArgentinaFil: Álvarez Trentini, Gastón. Asociación Civil Plantar Ciencia; ArgentinaFil: Croci Russo, Diego Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Ruete, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentin

Na+/K+-ATPase stabilization by Hsp70 in the outer stripe of the outer medulla in rats during recovery from a low-protein diet

A low-protein (LP) diet induces injury from energy depletion in renal epithelial cells. Overexpression of heat-shock proteins has been implicated in the restoration of the cytoskeletal anchorage of Na+/K+-ATPase. We tested if Hsp70 stabilizes renal Na+/K+-ATPase attachment to the cytoskeleton from the cortex and the outer stripe of the outer medulla (OSOM) in rats during recovery from a LP diet. Rats were fed with a LP diet (8% protein) for 14 days, and then the rats were recovered with a 24% protein (RP) diet. The control group received a 24% protein (NP) diet. Increased Na+/K+-ATPase dissociation was demonstrated in soluble fraction from OSOM with lower ATP content as a result of LP diet vs NP. Meanwhile, decreased Hsp70 levels in the same fraction were shown. Translocation of Hsp70 to the cytoskeletal injured fraction associated with stabilization of Na+/K+-ATPase was shown in OSOM from LP after in vitro co-incubation of the cytoskeletal fraction of LP and non-cytoskeletal fraction of RP. These effects were abolished by the addition of the anti-Hsp70 antibody. Absence of Na+/K+-ATPase detachment from its cytoskeletal anchorage was demonstrated in proximal duct segments from cortex in LP. Co-immunoprecipitation showed that the amount of Na+/K+-ATPase co-precipitating with Hsp70 increased in the OSOM as a result of the LP diet. In the cortex tissues from rats fed the LP and the RP diet, the interaction of both proteins were similar to the control groups. Our results indicate that Hsp70 has a critical role in protecting the integrity of the cytoskeletal anchorage of Na+/K+-ATPase during recovery from ATP-depleted injury resulting from LP in OSOM