Keratins are novel markers of renal epithelial cell injury

Abstract

Keratins, the intermediate filaments of the epithelial cell cytoskeleton, are up-regulated and post-translationally modified in stress situations. Renal tubular epithelial cell stress is a common finding in progressive kidney diseases, but little is known about keratin expression and phosphorylation. Here, we comprehensively describe keratin expression in healthy and diseased kidneys. In healthy mice, the major renal keratins, K7, K8, K18, and K19, were expressed in the collecting ducts and K8, K18 in the glomerular parietal epithelial cells. Tubular expression of all 4 keratins increased by 20- to 40-fold in 5 different models of renal tubular injury as assessed by immunohistochemistry, Western blot, and quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (qRT-PCR). The up-regulation became significant early after disease induction, increased with disease progression, was found de novo in distal tubules and was accompanied by altered subcellular localization. Phosphorylation of K8 and K18 increased under stress. In humans, injured tubules also exhibited increased keratin expression. Urinary K18 was only detected in mice and patients with tubular cell injury. Keratins labeled glomerular parietal epithelial cells forming crescents in patients and animals. Thus, all 4 major renal keratins are significantly, early, and progressively up-regulated upon tubular injury regardless of the underlying disease and may be novel sensitive markers of renal tubular cell stress.

Proteomics analysis of potential biomarkers of acute kidney injury in urine from patients receiving vancomycin

“…Svim keratinima, uključujući i keratinu 1, zajednička je osnovna središnja domena građena od ~310 aminokiselina koja ima oblik α uzvojnice 34 . Prema razlikama u izoelektričnoj točki, kera- tini se mogu podijeliti na dvije osnovne skupine: keratine tipa I (kisele keratine) te keratine tipa II (bazične i neutralne keratine) [34][35][36] . Jedinstvena karakteristika keratina je stvaranje heterodimera koji uvijek nastaju vezanjem jednog od keratina tipa I s jednim od keratina tipa II 34,37 .…”

“…Zanimljivo je uočiti da smo, osim keratina 1 tipa II također identificirali i keratin 10 tipa I u urinu pacijentice s kliničkim znakovima ozljede bubrega uslijed terapije vankomicinom, što sugerira moguću vezu između tih dvaju proteina u mehanizmima renalne toksično-sti vankomicina. Heterodimeri keratina izgrađuju intermedijarne filamente koji čine citoskelet kod epitelnih stanica, pa je njihova najvažnija uloga održavanje mehaničke stabilnosti epitelnih stanica koje oblažu tjelesne šupljine i površine različi-tih organa, uključujući kožu, probavni sustav i bubrege 34,35,37,39 . Osim održavanja mehaničke stabilnosti epitelnih stanica, također je dokazano kako keratini mogu regulirati prepisivanje gena, sintezu proteina, unutarstanično signaliziranje, proces apoptoze te proces oporavka epitelnih stanica od ozljede [34][35][36][37] .…”

“…Heterodimeri keratina izgrađuju intermedijarne filamente koji čine citoskelet kod epitelnih stanica, pa je njihova najvažnija uloga održavanje mehaničke stabilnosti epitelnih stanica koje oblažu tjelesne šupljine i površine različi-tih organa, uključujući kožu, probavni sustav i bubrege 34,35,37,39 . Osim održavanja mehaničke stabilnosti epitelnih stanica, također je dokazano kako keratini mogu regulirati prepisivanje gena, sintezu proteina, unutarstanično signaliziranje, proces apoptoze te proces oporavka epitelnih stanica od ozljede [34][35][36][37] . Različiti keratini nisu jednako eksprimirani u svim epitelnim stanicama, već su u različitim vrstama epitelnih stanica i u različitim fazama njihove diferencijacije prisutni točno određeni keratini 34,35 .…”

“…Osim održavanja mehaničke stabilnosti epitelnih stanica, također je dokazano kako keratini mogu regulirati prepisivanje gena, sintezu proteina, unutarstanično signaliziranje, proces apoptoze te proces oporavka epitelnih stanica od ozljede [34][35][36][37] . Različiti keratini nisu jednako eksprimirani u svim epitelnim stanicama, već su u različitim vrstama epitelnih stanica i u različitim fazama njihove diferencijacije prisutni točno određeni keratini 34,35 . Keratini koji su prisutni u epitelnim stanicama bubrežnih kanalića do danas su slabo istraženi, a prema trenutno dostupnim podacima najzastupljeniji su keratin 7, keratin 8, keratin 18 i keratin 19 35 .…”

“…Različiti keratini nisu jednako eksprimirani u svim epitelnim stanicama, već su u različitim vrstama epitelnih stanica i u različitim fazama njihove diferencijacije prisutni točno određeni keratini 34,35 . Keratini koji su prisutni u epitelnim stanicama bubrežnih kanalića do danas su slabo istraženi, a prema trenutno dostupnim podacima najzastupljeniji su keratin 7, keratin 8, keratin 18 i keratin 19 35 . Budući da je keratin 1 kao sastavni dio heterodimera keratina 1 i keratina 10 karakterističan za stanice kože, odnosno suprabazalne epidermalne keratinocite u posljednjoj fazi diferencijacije, u dvodimenzionalnoj gel elektroforezi često se smatra kontaminacijom 34 .…”