The tumor necrosis factor alpha signalling pathway in glomerular injury

Focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) is among the leading causes of end stage renal failure in adults (requiring dialysis and/or kidney transplantation) and a cause of nephrotic syndrome in children. The disease is considered primary when it is of idiopathic origin and of those, 30-50% exhibit recurrence (rec-FSGS) of the disease in the allograft following renal transplantation. The immediacy of FSGS recurrence (sometimes within a few hours of transplantation) suggests the presence of a circulating toxic factor that exerts its effects on glomerular epithelial cells (or podocytes). Previously, we established that sera from certain patients with FSGS disrupt focal adhesion complexes in cultured podocytes and that blockade of the tumor necrosis factor alpha (TNFα) pathway can dramatically reduce these toxic effects, including inhibiting cytoskeletal re-organization. We hypothesize that the TNFα signaling cascade is activated in podocytes in response to toxic sera from certain rec-FSGS patients. To study TNFα mediated glomerular injury in vitro, we used immortalized human podocytes and human embryonic kidney 293T cells stably expressing rat nephrin for immunoblotting and immunofluorescence microscopy. In vivo studies employed calcium-independent phospholipase A2γ (iPLA2γ) -/- mice in the C57BL/6 background injected with Adriamycin (ADR) to induce podocyte damage and proteinuria. TNFα converting enzyme (TACE) is a sheddase of the ADAM's family responsible for cleavage and subsequent activation of TNFα. We show an increase in TACE expression in the glomeruli of ADR-treated mice, suggesting a potential role for TACE in podocyte injury and proteinuric disease. Nephrin, a key structural component of the filtration slit diaphragm, is internalized upon treatment of cultured cells with TNFα. We further demonstrate that inhibition of TACE halted nephrin internalization by maintaining its localization at the surface of cells. Furthermore, when podocytes were treated with rec-FSGS serum, inhibition of TACE prevented the loss of focal adhesion complexes. In conclusion, inhibition of TACE abrogates the toxic effects of rec-FSGS serum on the podocyte cytoskeleton and induction of nephrin internalization by blocking TNFα signaling. Unveiling the mechanisms of recurrent idiopathic FSGS will allow for development of personalized diagnostic and therapeutic strategies for patients whose disease is mediated by the TNFα signaling pathway, and who may be candidates for anti-TNFα therapy.La glomérulosclérose segmentaire et focale (FSGS) est l'une des principales causes d'insuffisance rénale en phase terminale chez les adultes (nécessitant une dialyse et/ou une transplantation rénale) et une cause de syndrome néphrotique chez les enfants. La maladie est considérée comme primaire quand c'est d'origine idiopathique et parmi ceux-ci, 30-50% présentent une récurrence (rec-FSGS) de la maladie dans l'allogreffe après transplantation rénale. La récurrence immédiate de FSGS suggère la présence d'un facteur toxique circulant dans le sang qui exerce ses effets sur les cellules épithéliales glomérulaires (ou podocytes). Nous avons auparavant établi que les sérums de certains patients atteints de FSGS perturbent les complexes d'adhésion focale dans les podocytes en culture cellulaire et qu'un blocage de la voie de signalisation du TNFα peut considérablement réduire ces effets toxiques, y compris l'inhibition de la réorganisation cytosquelettique. Nous émettons l'hypothèse que la cascade de signalisation du TNFα est activée dans les podocytes en réponse à des sérums toxiques provenant de certains patients rec-FSGS.Pour étudier la lésion glomérulaire induite par le TNFα in vitro, nous avons utilisé des podocytes humains immortalisés et des cellules 293T rénales embryonnaires humaines exprimant de façon stable la néphrine de rat pour immunotransfert et la microscopie par immunofluorescence. Pour les études in vivo t nous avons utilisé des souris calcium-independent phospholipase A2γ iPLA2γ -/- C57BL /6 injectées avec de l'Adriamycine (ADR) pour induire des lésions des podocytes et une protéinurie. L'enzyme de conversion du TNFα (TACE) est une sheddase de la famille ADAM responsable du clivage et de l'activation subséquente du TNFα. Nous montrons une augmentation de l'expression de TACE dans les glomérules de souris traitées par ADR suggérant un rôle pour TACE dans la lésion des podocytes et la néphropathie protéinurique. La néphrine, un composant structurel clé du diaphragme à fente de filtration, est endocytée lors du traitement de cellules cultivées avec du TNFα. Nous démontrons en outre que l'inhibition de TACE inhibe l'internalisation de la néphrine en maintenant sa localisation à la surface des cellules. En outre, lorsque les podocytes ont été traités avec du sérum rec-FSGS, l'inhibition de TACE a empêché la perte de complexes d'adhésion focaux.En conclusion, l'inhibition de TACE abroge les effets toxiques du sérum rec-FSGS sur le cytosquelette des podocytes et l'induction de l'internalisation de la néphrine en bloquant la signalisation du TNFα. Le dévoilement des mécanismes de la FSGS idiopathique récurrente permettra de développer des stratégies diagnostiques et thérapeutiques personnalisées pour les patients dont la maladie est médiée par le TNFα et qui pourraient être candidats à un traitement anti-TNFα