| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand (8MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-309432
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.30943
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 7 November 2014 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Armin Kurtz |
| Tag der Prüfung: | 9 Oktober 2014 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Physiologie > Prof. Dr. Armin Kurtz |
| Stichwörter / Keywords: | Renin, Aldosteronsynthase, Aldosteron, Connexin 40 |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 30943 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Die Zahl der Renin-bildenden Zellen in der Niere wird durch die Aktivität des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systemes (RAAS) im Sinne einer negativen Rückwirkungskontrolle reguliert. In der Niere des Erwachsenen induziert eine pharmakologische Hemmung des RAAS eine Hypertrophie der typischen juxtaglomerulären Renin-bildenden Zellen und zusätzlich eine metaplastische Transformation von glatten ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Die Zahl der Renin-bildenden Zellen in der Niere wird durch die Aktivität des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systemes (RAAS) im Sinne einer negativen Rückwirkungskontrolle reguliert. In der Niere des Erwachsenen induziert eine pharmakologische Hemmung des RAAS eine Hypertrophie der typischen juxtaglomerulären Renin-bildenden Zellen und zusätzlich eine metaplastische Transformation von glatten Muskelzellen der afferenten Arteriolen in Renin-bildende Zellen. Genetische Defekte des RAAS induzieren zusätzlich eine starke Hyperplasie perivaskulärer Renin-bildender Zellen.
Ziel dieser Arbeit war, Struktur und Funktion solcher perivaskulären, hyperplastischen Reninzellen zu charakterisieren und mit den normalen juxtaglomerulären Renin-bildenden Zellen bzw. transformierten glatten Muskelzellen (vaskuläre Reninzellen) zu vergleichen.
Als Tiermodell mit einem genetischen Defekt des RAAS wurden Mäuse mit einer Deletion des Aldosteronsynthase-Gens verwendet (AS-/-).
Die Untersuchung verschiedener Altersstadien zeigte zunächst, dass im Altersbereich zwischen 1 und 16 Wochen die Zahl der (peri)vaskulären Reninzellen pro Glomerulus etwa um den Faktor 10 zunahm und anschließend konstant blieb.
Die immunhistochemische Analyse erbrachte deutliche Unterschiede zwischen vaskulären und perivaskulären Reninzellen. Während vaskuläre, nicht aber perivaskuläre Reninzellen Glattmuskelaktin, Sm22 und Aldoketoreduktase 1B7 exprimierten, fand sich in den perivaskulären, nicht aber in den vaskulären Reninzellen Expression von Kollagen I und PDGF-Rezeptor-β. In beiden Reninzelltypen wurde Connexin 40 und das Proteoglycan NG2 exprimiert. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass die perivaskulären Reninzellen nicht von den glatten Muskelzellen der Gefäße abstammen, sondern vielmehr mit den Pericyten-ähnlichen Zellen des extraglomerulären Mesangiums verwandt sind. Hier fand sich im Wildtyp die Expression von Kollagen I, Prokollagen I, PDGF-Rezeptor-β, Connexin 40 und NG2.
Die Funktionalität der hyperplastischen Reninzellen in AS-/--Nieren wurde im Modell der isoliert perfundierten Mausniere überprüft. Dabei zeigten sich hinsichtlich der Stimulierbarkeit der Reninsekretion durch Katecholamine und der Hemmbarkeit durch Angiotensin II und den Perfusionsdruck sowie hinsichtlich der „paradoxen“ Wirkung von Kalzium keine auffälligen Unterschiede zu Wildtyp-Nieren, abgesehen von der stark erhöhten Absolutsekretion in AS-/--Nieren.
Detailliert wurde weiterhin noch die Bedeutung des Connexin 40 für die Struktur und Funktion von Reninzellen in AS-/--Mäusen untersucht, da Connexin 40 in normalen juxtaglomerulären Reninzellen wesentlich für die Lokalisation der Zellen und die Kontrolle der Reninsekretion ist. Zu diesem Ziel wurden Aldosteronsynthase-defiziente Mäuse untersucht, in denen zusätzlich das Cx40-Gen ausgeschaltet war (AS-/- Cx40-/-).
Deletion des Cx40 Gens hatte in Aldosteronsynthase-defizienten Mäusen keinen Einfluss auf Anzahl und Morphologie der Reninzellen. Jedoch zeigten sich mit zunehmendem Alter Unterschiede in der Lokalisation der Reninzellen. Diese fanden sich in älteren AS-/- Cx40-/- Tieren verstärkt auch im Bereich der Bowman-Kapsel und des tubulären Interstitiums ohne dabei aber den Kontakt zu den perivaskulären Reninzellen zu verlieren. Im ältesten untersuchten Stadium (34 Wochen) fand sich außerdem ein deutlicher Rückgang der Renin-Produktion in 58 % der perivaskulären Reninzellfelder - ein Effekt der in der AS-/--Maus nicht beobachtet werden konnte.
Hinsichtlich der untersuchten Marker-Proteine (s.o.) zeigten die Reninzellen von AS-/- Cx40-/--Mäusen keine Unterschiede zu den Reninzellen von AS-/- -Mäusen.
Bei der Analyse der Renin-Sekretion in der isoliert perfundierten Mausniere wurden dagegen Unterschiede im Vergleich zur AS-/--Maus deutlich. Die Deletion des Cx40 Gens führte in AS-/- Cx40-/--Mäusen dazu, dass die inhibitorische Wirkung des Perfusionsdruckes auf die Renin-Sekretion wie auch der paradoxe Effekt des Kalziums auf die Reninsekretion aufgehoben war. Dieselben Effekte beobachtete man auch bei der Analyse der Renin-Sekretion in der Cx40-/--Maus.
Zusammenfassend deuten die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, dass sich die perivaskulären Reninzellen der AS-/--Maus nicht von vaskulären Reninzellen ableiten, sondern vielmehr mit extraglomerulären Mesangialzellen verwandt sind. Dennoch unterscheiden sie sich in wichtigen funktionellen Eigenschaften nicht von den typischen Reninzellen der afferenten Arteriole. Auch die Relevanz von Connexin 40 für die Lokalisation der Zellen und die Regulation der Reninsekretion zeigte sich für perivaskuläre und vaskuläre Reninzellen in gleicher Weise.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The activity of the renin-angiotensin-aldosterone-system (RAAS) regulates the number of renin-producing cells in the kidney by a negative feedback mechanism. In the adult kidney pharmacological inhibition of the RAAS induces a hypertrophy of the typical juxtaglomerular cells and a metaplastic transformation of smooth muscle cells of the afferent arteriole to renin producing cells. An additional ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The activity of the renin-angiotensin-aldosterone-system (RAAS) regulates the number of renin-producing cells in the kidney by a negative feedback mechanism. In the adult kidney pharmacological inhibition of the RAAS induces a hypertrophy of the typical juxtaglomerular cells and a metaplastic transformation of smooth muscle cells of the afferent arteriole to renin producing cells. An additional hyperplasia of perivascular renin producing cells is induced by genetic defects of the RAAS. The aim of this study was to compare the structural and functional characteristics of those perivascular hyperplastic renin cells to typical juxtaglomerular renin producing cells and transformed smooth muscle cells (vascular renin cells). Mice with genetic deletion of aldosterone synthase (AS-/-) were used as a model for renin cell hyperplasia due to RAAS insufficiency.
In those mice a tenfold increase in the number of (peri-) vascular renin cells per glomerulus could be observed between one and 16 weeks of age. An immunohistochemical analysis revealed clear differences between vascular and perivascular renin cells. Vascular but not perivascular renin cells expressed smooth muscle actin, sm22 and aldo-keto reductase 1B7. Instead collagen I and PDGF-receptor-β could be found in perivascular but not in vascular renin cells. Both types of renin producing cells expressed connexin 40 and the proteoglycan NG2. While vascular renin cells are known to be related to smooth muscle cells the results of the immunohistochemical analysis point to a close relationship between perivascular renin cells and the pericyte-like cells of the extraglomerular mesangium. In the wildtype those cells expressed collagen I, procollagen I, PDGF-receptor-β, connexin 40 and NG2. The functionality of hyperplastic renin cells in AS-/--mice was analyzed using the isolated perfused kidney model. The functional analysis showed an elevated basal secretion rate of renin in AS-/--mice compared to wildtype mice but no differences concerning the “paradox” effect of calcium on renin secretion, the stimulation of renin secretion by catecholamines and the inhibition of renin secretion by angiotensin II and variation in perfusion pressure.
The gap junction protein connexin 40 (Cx40) has a major functional role in the juxtaglomerular renin cells. It is essential for control of renin secretion and correct position of the cells in the juxtaglomerular portion of afferent arterioles. The relevance of Cx40 for renin secreting cells in aldosterone synthase deficient mice is yet unknown and was therefore investigated in aldosterone synthase deficient mice with an additional genetic deletion of connexin 40 (AS-/-Cx40-/-).
Loss of Cx40 had no influence on number and morphology of renin cells in aldosterone synthase deficient mice. However with ongoing age differences in the localization of renin cells could be observed. In aged AS-/-Cx40-/--mice an increased amount of renin producing cells was found in the tubular interstitium and the periglomerular area. Furthermore a clear decrease in renin-production could be seen in 58 % of perivascular renin cell fields in 34 week-old AS-/-Cx40-/--mice. An immunohistochemical analysis revealed no differences between the renin cells of AS-/-- and AS-/-Cx40-/--mice with regard to the aforementioned marker proteins. However analysis of renin secretion using the isolated perfused kidney model showed differences in the control of renin secretion between AS-/-- and AS-/-Cx40-/--mice. The inhibitory action of perfusion pressure and the paradox effect of calcium on renin secretion was absent in mice lacking Cx40. The same effect could be observed in Cx40-/--mice.
In summary the results of this work point to the fact that perivascular renin cells of aldosterone deficient mice do not derive from vascular renin cells but are closely related to extraglomerular mesangial cells. However there are no differences between perivascular and vascular renin cells with regard to the functional characteristics of the cells. The gap junction protein Cx40 has the same functional relevance in perivascular and vascular renin cells.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Nov 2020 00:38
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