Die Mechanismen der kompensatorischen renalen Hypertrophie

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	3 September 2013
Referee:	Prof. Dr. Frank Schweda and Prof. Dr. Hayo Castrop
Date of exam:	12 July 2012
Institutions:	Biology, Preclinical Medicine
Keywords:	kompensatorische renale Hypertrophie, compensatory renal hypertrophy, bnp, anp, natriuretic peptids, natriuretische Peptide, Niere, kidney
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	25546

Abstract (German)

Das Phänomen der kompensatorischen renalen Hypertrophie beschreibt das Wachstum und die Funktionssteigerung der verbleibenden Niere nach Verlust von funktionsfähigem Nierengewebe. Obwohl bereits zahlreiche intrarenale Hormone und Signalwege bei der kompensatorischen renalen Hypertrophie beschrieben sind, blieb die Frage nach dem initialen Mechanismus, der der verbleibenden Niere den Gewebs- und ...

Abstract (German)

Das Phänomen der kompensatorischen renalen Hypertrophie beschreibt das Wachstum und die Funktionssteigerung der verbleibenden Niere nach Verlust von funktionsfähigem Nierengewebe. Obwohl bereits zahlreiche intrarenale Hormone und Signalwege bei der kompensatorischen renalen Hypertrophie beschrieben sind, blieb die Frage nach dem initialen Mechanismus, der der verbleibenden Niere den Gewebs- und Funktionsverlust vermittelt, bislang offen. Die im Rahmen dieser Arbeit erhobenen in vivo-, ex vivo- und in vitro- Daten können einen wesentlichen Beitrag zur Identifizierung dieses Mechanismus leisten.
Durch Studien an Mäusen mit genetischer Deletion der Guanylatzyklase-A, den gemeinsamen Rezeptor für die natriuretischen Peptide ANP und BNP, zeigte sich eine Beteiligung des GC-A Signalweges an der initialen Entwicklung der kompensatorischen renalen Hypertrophie. Bei den Wildtypmäusen kam es schon 3-4 Tage nach einer einseitigen Nephrektomie zu einer enormen Funktionssteigerung und einem deutlichen Wachstum der verbleibenden Niere. Im Gegensatz dazu waren diese rasche Funktionsanpassung und das deutlich ausgeprägte kompensatorische Nierenwachstum bei den GC-A Knockoutmäusen nahezu aufgehoben.
Darüber hinaus wurden Wildtypmäuse hinsichtlich ihrer Plasmakonzentration und ihrer Synthese der natriuretischen Peptide untersucht. Während ANP infolge der einseitigen Nephrektomie nicht reguliert wurde, zeigte sich sowohl eine deutlich erhöhte Plasmakonzentration als auch eine gesteigerte Synthese von BNP bei den uninephrektomierten Mäusen im Vergleich zu den „zum Schein“-operierten Kontrollmäusen. Eine Beteiligung des ANPs an der kompensatorischen renalen Hypertrophie konnte zudem durch Versuche an ANP Knockoutmäusen ausgeschlossen werden. ANP Knockoutmäuse kompensierten den Gewebs- und Funktionsverlust infolge einer Uninephrektomie in gleichem Maße wie ihre Wildtypgeschwister. Demnach scheint die Guanylatzyklase-A von BNP aktiviert zu werden und die kompensatorische renale Hypertrophie auszulösen.
Des Weiteren führte auch eine kontinuierliche Infusion von BNP über einen Zeitraum von drei Tagen bei Mäusen zu einer Steigerung der Nierenfunktion und zum Wachstum der Nieren. Somit konnte in dieser Arbeit nicht nur zur Aufklärung der Regulation des Nierenwachstums beigetragen werden, sondern auch möglicherweise ein therapeutischer Ansatz zur Verbesserung der Nierenfunktion gefunden werden.
Die populäre „workload“-Hypothese, welche die Mehrbeladung im proximalen Tubulus als Konsequenz der Hyperfiltration als Auslöser des tubulären Wachstums postuliert, bestätigte sich in den in vitro - Experimenten. Eine Flusssteigerung löste durch Sekretion wachstumsförderender Proteine, möglicherweise TGFβ, eine Hypertrophie von proximalen Tubuluszellen aus. Dabei scheint auch der Na+/Glucose Kotransporter SGLT1 eine Rolle zu spielen.

Durch diese Arbeit konnte somit eine Grundlage geschaffen werden, um den initialen Mechanismus, der die kompensatorische renale Hypertrophie induziert, zu identifizieren.

Translation of the abstract (English)

Loss of renal tissue results in an increase in function and mass of the remaining intact nephrons. The initial signals that induce this compensatory renal hypertrophy are largely unknown. Studies on mice lacking the guanylyl cyclase receptor-A (GC-A), the receptor of the atrial natriuretic peptide (ANP) and the B-type natriuretic peptide (BNP), have shown that the GC-A pathway is involved in the ...

Translation of the abstract (English)

Loss of renal tissue results in an increase in function and mass of the remaining intact nephrons. The initial signals that induce this compensatory renal hypertrophy are largely unknown.
Studies on mice lacking the guanylyl cyclase receptor-A (GC-A), the receptor of the atrial natriuretic peptide (ANP) and the B-type natriuretic peptide (BNP), have shown that the GC-A pathway is involved in the initial development of compensatory renal hypertrophy. Uninephrectomy of the left kidney for 3-4 days resulted in a compensatory growth and a functional adaptation of the remaining right kidney in wildtype mice but not in GC-A knockout mice. Furthermore, plasma concentration and synthesis of BNP increases 3 days after uninephrectomy. The involvement of ANP in compensatory renal hypertrophy could be ruled out by studies on ANP knockout mice. Thus, it seems likely that the GC-A is activated by BNP to induce compensatory renal hypertrophy in response to uninephrectomy. Moreover continuous infusion of BNP for 3 days resulted in an increase of kidney function and mass.
Since loss of kidney tissue results in glomerular hyperfiltration and in increases in tubular load and tubular flow velocity in proximal tubules, we tested whether tubular flow induces hypertrophy of proximal tubular cells. In fact, mechanical stimulation by flow induces hypertrophy of proximal tubular cells. Furthermore, flow stimulates secretion of factors which induce protein synthesis. TGF-β might be involved in the flow-induced increase in cell size.

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