Ein funktionelles systemisches Renin-Angiotensin-System (RAS) ist für die Regulation des Blutdruckes und des Salz- und Wasserhaushaltes essentiell. Gravierende Änderungen in diesem System können zu verschiedenen kardiovaskulären Krankheiten, wie Bluthochdruck und Herzinsuffizienz und auch zu Nierenkrankheiten führen. Die Protease Renin stellt den limitierenden Faktor im RAS dar. Plasma-Renin wird in den juxtaglomerulären Zellen der Niere produziert. Renin wird auf der Ebene der Transkription als erstes reguliert, wobei verschiedene trans-wirkende Faktoren der JG-Zelle auf verschiedene cis-wirkende Elemente des Reninpromotors wirken. Es wird angenommen, dass der cAMP/PKA-Signalweg hierbei die wichtigste Kaskade darstellt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass das Proximal Promotor CNRE-Element und das distale Enhancer CRE-Element als cAMP-Zielsequenzen im humanen Reningen funktionell aktiv sind. Eine Mutation beider Elemente in einem 12.2 kb humanen Reninpromotor-Reportergenkonstrukt führt zum Verlust der cAMP-Induzierbarkeit der Transkriptionsaktivität in vitro. Es ist bekannt, dass der 12,2 kb humane Reninpromotor ausreichend für die Zell-spezifische Expression und Regulation des Renins in vivo ist. Deswegen wurde eine transgene Maus generiert, die den Enhancer CRE- und proximalen CNRE-mutierten 12.2 kb humanen Reninpromotor, mit dem Reportergen LacZ, im Genom trägt. In diesen Mäusen wurde eine ko-Expression von LacZ und endogenem Renin in den JG-Zellen der Niere nachgewiesen. Dies zeigt, dass Enhancer CRE und proximales CNRE entbehrlich für die Zell-spezifische Expression des humanem Reningens in vivo sind. Analyse der systemischen Regulation des Transgens in der Niere zeigt allerdings einen Verlust der Regulation durch ß-Adrenorezeptor-Agonisten im Vergleich zum endogenen Reningen. Dies lässt eine Regulation der Renin Gentranskription durch den Signalweg ß1/ß2-Adrenorezeptor/Gs-Protein/cAMP/PKA annehmen. Regulation des Transgens durch Angiotensin II und Wasser-Deprivation entspricht der Regulation des endogenen Renins. Eine Behandlung der Mäuse mit Hochsalz- bzw. Niedrigsalz-Diät zeigt keinen Effekt auf die Regulation des Transgens im Vergleich zum endogenen Reningen. Diese Arbeit zeigt somit, dass die cAMP-Zielsequenzen des humanen Reninpromotors Enhancer CRE und CNRE essentiell für die Regulation der humanen Renin Gentranskription durch Änderungen in der Salzzufuhr sind.

Renin plays central role in the regulation of blood pressure by catalyzing the limiting step in the generation of angiotensin II. The cAMP/PKA cascade is believed to be the central intracellular mechanism that controls the expression of renin. Two cAMP target sequences were identified in the human renin gene: a consensus cAMP Response Element (CRE) in the distal enhancer and a non-canonical CNRE (cAMP and overlapping negative response element) in the proximal promoter. To study the functional role of the human renin cAMP target sequences in vivo, we generated transgenic mice expressing LacZ reporter under the control of a 12,2 kb human renin promoter containing mutations in enhancer CRE and proximal CNRE. The 12.2 kb human renin promoter is known to be sufficient for the the cell-specific expression and regulation of renin gene in vivo.
We found that the human renin LacZ transgene is correctly targeted to the juxtaglomerular (JG) portion of the afferent arterioles which expresses endogenous renin in hRenMutLacZ mice. Recruitment of double-positive mouse renin/LacZ producing cells upstream in the afferent arteriole was observed upon pharmacological stimulation of renin production with the angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitor Enalapril or upon genetic manipulation of mouse genome to knock-out angiotensin receptor type 1a (AT1a). Stimulation of beta-adrenoreceptors with Isoproterenol increased endogenous mouse renin mRNA expression, but not LacZ expression. In contrast water deprivation and the ACE inhibitor Enalapril stimulated both mouse renin and LacZ gene expression. Changes in the salt intake modulated endogenous renin mRNA expression, but did not significantly change LacZ mRNA levels.
Our data suggest that the human renin cAMP target sequences are not essential for the cell-specific expression and regulation by angiotensin II. The cAMP target sequences are necessary for the beta-adrenoreceptor- and salt- dependent control of human renin gene.