| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen mit Print on Demand (20MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-330836
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.33083
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 23 Dezember 2015 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Armin Kurtz |
| Tag der Prüfung: | 15 Oktober 2015 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Physiologie Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Physiologie > Prof. Dr. Armin Kurtz |
| Stichwörter / Keywords: | Renin, von-Hippel-Lindau Protein, Hypoxia-inducible factor |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 33083 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Schon seit längerer Zeit beschäftigt die Wissenschaft das Phänomen des geregelten An- und Abschaltens der Reninexpression während der Entwicklung des renalen Gefäßbaums, ebenso wie das Phänomen der Rekrutierung reninbildender Zellen nach Stimulation des RAAS im Adultstadium. Noch immer ist nicht klar, welche Faktoren Einsetzen und Beendigung der Reninexpression in den Zellen des renalen ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Schon seit längerer Zeit beschäftigt die Wissenschaft das Phänomen des geregelten An- und Abschaltens der Reninexpression während der Entwicklung des renalen Gefäßbaums, ebenso wie das Phänomen der Rekrutierung reninbildender Zellen nach Stimulation des RAAS im Adultstadium. Noch immer ist nicht klar, welche Faktoren Einsetzen und Beendigung der Reninexpression in den Zellen des renalen Gefäßbaums triggern. In den letzten Jahren entwickelte sich in der Wissenschaft die Konzeption, dass die reversible Akquisition des Reninzellphänotyps durch eine Änderung des Differenzierungsstatus entwicklungsgeschichtlich vorprogrammierter Zellen bedingt sei. Hypoxie kann sowohl während der Entwicklung als auch im Adultstadium zelluläre Differenzierungszustände beeinflussen. Es ist denkbar, dass reninexprimierende Zellen während der Entwicklung des renalen Gefäßbaums oder später im Adultzustand, beispielsweise aufgrund einer durch Hypotension bedingten Minderperfusion, hypoxische Zustände erdulden müssen und dass das Reninexpressionsmuster im renalen Gefäßbaum dadurch beeinflusst wird. Deshalb wurde in dieser Arbeit die Bedeutung von Hypoxie für das Erlangen des Reninzellphänotyps in Zellen des renalen Gefäßbaums untersucht.
Hypoxische Zustände führen intrazellulär zur Stabilisierung von HIFα (hypoxia-inducible-factor-α) mit nachfolgender Bildung eines Transkriptionskomplexes und Expression spezifischer Gene. Unter normoxischen Verhältnissen wird HIFα im Proteasom abgebaut, woran das von-Hippel-Lindau Protein (VHLp) entscheidend beteiligt ist. Mittels des Cre-LoxP-Systems ist es möglich, das Gen für VHLp spezifisch nur in solchen Zellen zu deletieren, in welchen Renin exprimiert wird. In diesen Zellen wird HIFα dann dauerhaft stabilisiert und somit ein anhaltender Sauerstoffmangel simuliert.
Um herauszufinden, ob Hypoxie für das Erlangen des Reninzellphänotyps in den renovaskulären Zellen eine Rolle spielt, wurden in dieser Arbeit die Nieren solcher reninzellspezifisch Vhl-defizienter Mäuse histologisch untersucht. Um das renale Reninexpressionsmuster in seiner räumlichen Ausbreitung detailliert beurteilen zu können, wurden zudem dreidimensionale Rekonstruktionen von repräsentativen Gefäßbaumausschnitten angefertigt. Anhand dieser Rekonstruktionen wurde auch die Morphologie der jeweiligen Gefäßbäume umfassend analysiert, um Einflüsse einer vermehrten HIF- sowie einer veränderten Reninexpression auf die renale Gefäßentwicklung zu prüfen. Es wurde jeweils eine adulte Knockout-Maus unter Normalbedingungen sowie nach Stimulation des RAAS und diesen entsprechende Kontrolltiere untersucht.
In reninzellspezifisch Vhl-defizienten Mäusen war die Anzahl reninpositiver Zellen im renalen Gefäßbaum deutlich reduziert. Zudem waren die Zellen morphologisch durch ihre Feinheit und histologisch durch ihre schwächere immunhistochemische Anfärbbarkeit auffällig. Die reninpositiven Zellen dieser Tiere waren häufig nicht in der typischen juxtaglomerulären Position anzufinden, sondern weiter stromaufwärts im Gefäßbaum. In all diesen Punkten war der Unterschied zwischen Knockout und Kontrolle nach Stimulation des RAAS noch gravierender. Eine gewisse Fähigkeit zur Rekrutierung in Reaktion auf eine Stimulation des RAAS war dem Knockout-Tier erhalten geblieben. Jedoch erfolgte die Rekrutierung zum Teil ungewöhnlich weit stromaufwärts in den Gefäßbaum hinein, wohingegen knapp 50% der afferenten Arteriolen gänzlich frei von reninpositiven Zellen blieben. Auffällig war die häufige Lokalisation reninpositiver Zellen im Bereich von Gefäßabgängen und Gefäßgabelungen. Es konnten keine wesentlichen Auffälligkeiten hinsichtlich der Gefäßarchitektur der Knockout-Tiere festgestellt werden.
Die Stabilisierung von HIFα bzw. der Verlust des Vhl-Gens beeinflussten die Reninexpression im renalen Gefäßbaum wider Erwarten negativ. An den klassischen Orten einer starken Reninexpression, den juxtaglomerulären Bereichen, kam die Reninexpression zum größten Teil vollständig zum Erliegen. Viele der reninexprimierenden Zellen waren nur schwach anfärbbar und wiesen eine ungewöhnliche Morphologie auf. Es scheint, als ob das Cre-LoxP-System in diesem Mausmodell eine gewisse Reninexpressionsaktivität der betroffenen Zellen benötigt, bis es effektiv wird. Der konsekutive Verlust des Vhl-Gens scheint jedoch mit einem fortschreitenden Erliegen der Reninexpression einherzugehen. Neben dem Erliegen der Reninexpression und morphologischen Veränderungen der Zellen geben interessante Daten von Frau Dr. Birgül Kurt aus unserem Labor hinsichtlich einer EPO-Expression in den Vhl-defizienten Zellen Anlass zur Vermutung, dass die Exzision des Vhl-Gens mit dem Verlust des Reninzellphänotyps und einer Umdifferenzierung der betroffenen Zellen einhergeht.
Derzeit bleibt noch unklar, ob die Veränderungen in den betroffenen Zellen direkt durch die Defizienz von VHLp oder indirekt durch die Akkumulation von HIFα bedingt sind.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
For some time already scientists are investigating the phenomenon of the well regulated switching-on and off of renin-expression during renal vascular tree development, as well as the phenomenon of the recruitment of renin-expressing cells after a stimulation of the renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) in the adult. Until now it remains unclear which factors are triggering the initiation ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
For some time already scientists are investigating the phenomenon of the well regulated switching-on and off of renin-expression during renal vascular tree development, as well as the phenomenon of the recruitment of renin-expressing cells after a stimulation of the renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) in the adult. Until now it remains unclear which factors are triggering the initiation and interruption of renin-expression in selected cells of the renal vascular tree. In the past years the conception has developed that the reversible acquisition of the renin phenotype is determined by a change of the differentiation status of developmentally preassigned cells. Hypoxia can have an influence on the differentiation status of cells during development as well as during adulthood. It is conceivable that during the development of the renal vascular tree or later during adulthood renin-expressing cells are suffering hypoxic conditions – for instance in the context of reduced perfusion due to hypotension – and that the pattern of renin expression in the renal vascular tree is influenced by these conditions. Therefore it was the aim of this dissertation to test the relevance of hypoxia for the acquisition of the renin phenotype by cells of the renal vascular tree.
Hypoxic conditions lead to the intracellular stabilization of HIFα (hypoxia-inducible-factor-α) and consequently to the generation of a transcription complex and the expression of specific genes. Under normoxic conditions HIFα is rapidly degraded in the proteasome with the von-Hippel-Lindau protein (VHLp) being crucially involved in this process. Employing the Cre-LoxP-System it is feasible to specifically delete the gene for VHLp only in those cells expressing renin. Consequently in these cells HIFα is stabilized permanently thus simulating sustained oxygen deficiency.
To determine whether hypoxia is relevant for the acquisition of the renin phenotype in the renovascular cells, in this dissertation kidneys of such mice being specifically deficient of the gene for VHLp in renin expressing cells have been examined histologically. To be able to evaluate the renal pattern of renin expression in its spacial dissemination, three-dimensional reconstructions of representative areas of the renal vascular tree have been generated additionally. On the basis of these reconstructions the morphology of the respective vascular trees has equally been analyzed extensively, to consider a possible influence of an increased HIF-expression and an altered renin expression on renal vascular development. In this dissertation two adult knockout-mice have been examined - one of them grown-up under normal conditions the other one having undergone RAAS stimulation - and respective control animals.
In mice with a renin-cell specific deletion of the gene for VHLp the number of renin-positive cells in the renal vascular tree was considerably reduced. In addition morphologically the fineness of these cells and histologically their weak susceptibility for renin-staining were striking. Frequently the renin-positive cells of the knockout-animals could not be detected in their typical juxtaglomerular position, but more upstream in the renal vascular tree. Generally the differences between knockout- and control-animal became even more apparent after RAAS stimulation. A certain ability to recruit renin-expressing cells in reaction to a RAAS stimulation had been conserved in the knockout- animal. However recruited cells could be localized unusually far upstream within the renal vascular tree, whereas in nearly 50% of the afferent arterioles no renin-positive cells were found at all. The frequent localization of renin-expressing cells within the areas of vascular branching points and in those parts of the afferent arterioles that were closely located to vascular bifurcations was striking. No fundamental abnormalities concerning the architecture of the renal vascular tree could be detected in the knockout-animals.
Contrary to expectations the stabilization of HIFα and the deficiency of the gene for VHLp respectively had a negative influence on renin-expression in the cells of the renal vascular tree. In the classical locations of abundant renin expression – the juxtaglomerular areas – renin expression had ceased completely for the most part. Many of the renin-expressing cells stained only very weakly for renin and exhibited an unusual morphology. In this mouse model the Cre-LoxP-System seems to require a certain level of activity of renin expression in the respective cells to come into operation. The consecutive loss of the gene for VHLp however seems to come along with a progressive cessation of renin expression. Besides the cessation of renin expression and morphological changes in the respective cells interesting data from Ms. Dr. Birgül Kurt in our laboratory regarding an EPO-expression in these VHLp-deficient cells make it tempting to speculate that the loss of the gene for VHLp comes along with the loss of the renin phenotype and with a change in the differentiation status of the respective cells.
At present it remains ambiguous, whether the changes in the respective cells are caused directly by the deficiency of VHLp or indirectly by the accumulation of HIFα.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 23:16
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