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Bibliographic Metadata

Title
Cytoprotective effect of lithium in mesothelial cells during experimental peritoneal dialysis
Additional Titles
Der zytoprotektive Effekt von Lithium in Mesothelzellen im Modell der Peritonealdialyse
AuthorBialas, Katarzyna
Thesis advisorKratochwill, Klaus ; Aufricht, Christoph
Published2017
Descriptionxxiv, 128 Blatt : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diss., 2017
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionNovember 2017
LanguageEnglish
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Peritonealdialyse / Peritonealdialyseflüssigkeit / Humane primäre Mesothelzellen / Lithiumchlorid / Stressantwort / Zytoprotektion / Transkriptomics / Proteomics
Keywords (EN)peritoneal dialysis / peritoneal dialysis fluids / primary human peritoneal mesothelial cells / lithium chloride / stress response / cytoprotection / transcriptomics / proteomics
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-14376 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Cytoprotective effect of lithium in mesothelial cells during experimental peritoneal dialysis [9.61 mb]
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Abstract (German)

Peritonealdialyse (PD) ist eine Nierenersatztherapie für die Patienten mit Niereninsuffizienz. Die Langzeitbehandlung mit Peritonealdialyseflüssigkeit (PDF) führt zur Schädigung der Mesothelzellen des Peritoneums. Die Glykogensynthase-Kinase 3 beta (GSK-3), ein wichtiger Regulator zahlreicher zellulärer Prozesse, wird während der Behandlung der immortalisierten Mesothelzellen mit PDF aktiviert. Inhibitoren der GSK-3, wie Lithiumchlorid (LiCl), sind daher eine attraktive Gruppe von Molekülen für den Einsatz als zytoprotektive Additive in der PD. Obwohl die Aktivierung von GSK-3, in humanen primären Mesothelzellen (HPMC) während 0.5 h Behandlung mit PDF noch nicht nachweisbar war, wurden diese durch LiCl geschützt. Ziel der Studie war daher, die zytoprotektive Wirkung von LiCl in-vitro zu prüfen und die Veränderung der Genexpression von Mesothelzellen durch die PDF-Behandlung sowie bei Modulation mit LiCl mittels omics Methoden zu charakterisieren. Primäre omentale Mesothelzellen wurden mit PDF (Baxter Extraneal®) mit und ohne LiCl inkubiert. Mittels Microarray (Affymetrix U219) wurde das Transkriptom untersucht und die biologischen Signalwege, die eine PDF-Abhängigkeit zeigten, wurden mit Hilfe der PANTHER Datenbank charakterisiert. Die mit diesem Ansatz identifizierten signifikant regulierten Gene wurden auf Proteinebene in einem 2D-Gelelektrophorese Proteomics-Ansatz untersucht. Die Schädigung von mit PDF behandelten primären Mesothelzellen war mit der signifikant differenziellen Expression von 601 Genen (855 Probesets) assoziiert und auf Proteinebene waren 92 Spots verändert. Die Pathway-Analyse dieser Gene zeigte eine signifikante Überrepräsentation von 6 Signalwegen (PDGF Signalweg, Stressantwort gegenüber oxidativem Stress, CCKR Signalweg, VEGF Signalweg, GnRHR Signalweg, Angiogenese). Die Zugabe von LiCl führte zur Verminderung der Zellschädigung und war mit der signifikant differenziellen Expression von 1003 Genen (1482 Probesets) und 104 Proteinspots assoziiert. Bei 62 Genen konnte eine Aufhebung oder Umkehrung des Effekts der PDF Inkubation durch LiCl beobachtet werden. Diese Gene wurden als Marker der beobachteten Zytoprotektion definiert. Acht dieser Gene sind in überrepräsentierten Signalwegen involviert. Daraus wurden zwei Chaperone: Hitzeschockprotein 72 (Hsp72 kodiert durch HSPA1A und HSPA1B) und -Crystallin Kette (CRYAB codiert durch CRYAB) mit Proteomics bestätigt. Im Gegensatz zu Hsp72 wurde CRYAB in der PD noch nicht beschrieben, ist hingegen in der Stressforschung bekannt. Nachdem in Pleuramesothelzellen gezeigt werden konnte, dass die Überexpression von CRYAB mit Fibrose assoziiert ist, wird die Rolle von CRYAB in Peritonealfibrose Gegenstand weiterführender in-vivo Studien sein.

Abstract (English)

Peritoneal dialysis (PD) is a standard form of life-saving renal replacement therapy for patients with end stage renal disease. Long term use of PD fluid (PDF) leads, however, to injury of mesothelial cells that line the peritoneal cavity, ultimately resulting in fibrosis and failure of peritoneum. The PDF-induced injury of immortalized mesothelial cells was described to be associated with activation of the enzyme glycogen synthase kinase - 3 (GSK-3). The inhibition of GSK-3 through lithium, applied as lithium chloride (LiCl), has been shown to be related to attenuation of PDF-induced cell injury. Although activation of GSK-3 in primary human peritoneal mesothelial cells (HPMC) could not be observed within the short term exposure to PDF (0.5 h), these cells were protected by LiCl. To identify the entire set of LiCl-affected targets that might be involved in observed cytoprotection, in this study, we investigated the PDF- and LiCl-altered transcriptome and proteome of HPMC exposed to icodextrin-based PDF (Baxter Extraneal®) without or with LiCl. The transcriptome was investigated with gene expression microarrays (Affymetrix U219) and the proteome was analyzed using 2D gel-based approach. The pathways affected by PDF were determined using the PANTHER database. Cell injury triggered by PDF was associated with differential expression of 855 transcripts (linked to 601 gene names) whereas on the protein level 92 spots were altered. Pathway analysis performed using transcripts affected by Extraneal showed an overrepresentation of 6 pathways: oxidative stress response, CCKR signaling, VEGF signaling, GnRH receptor signaling, angiogenesis, and PDGF signaling. PDF supplemented with LiCl attenuated the Extraneal-induced cell injury. Furthermore, LiCl altered the expression of 1482 transcripts (linked to 1003 gene names) and the abundance of 104 protein spots. Counter-regulation analysis revealed that 62 genes affected by Extraneal were attenuated by LiCl. These genes were defined as markers of the observed cytoprotection. Eight of them were involved in overrepresented pathways and therefore they might be considered as particularly promising candidates able to attenuate PDF-affected pathways. With proteomics, we confirmed the LiCl-dependent attenuation of the following chaperons involved in overrepresented pathways: heat shock protein 72 (Hsp72) encoded by HSPA1A/HPSA1B, already described in PD research as well as -crystallin chain (CRYAB) encoded by CRYAB not yet investigated in PD, reported, however, in stress research. CRYAB is indeed known to mediate the fibrosis-related processes; thus, its role in induction of peritoneal fibrosis needs to be evaluated in ongoing in-vivo studies.

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