| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand (16MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-332738
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.33273
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 2 Januar 2017 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Frank Schweda |
| Tag der Prüfung: | 14 Januar 2016 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Physiologie > Prof. Dr. Frank Schweda |
| Stichwörter / Keywords: | compensatory renal hypertrophy, workload hypothesis, natriuretic peptides |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 33273 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Bis heute konnten die an der Entstehung der kompensatorischen renalen Hypertrophie infolge des Verlusts von funktionsfähigem Nierengewebe beteiligten Mechanismen trotz intensiver Bemühungen nicht gänzlich aufgeklärt werden. Im Hinblick auf die Erforschung der dabei zugrunde liegenden Prozesse liefert die vorliegende Arbeit einen wichtigen Beitrag. Ausgehend von der „workload“-Hypothese, welche ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Bis heute konnten die an der Entstehung der kompensatorischen renalen Hypertrophie infolge des Verlusts von funktionsfähigem Nierengewebe beteiligten Mechanismen trotz intensiver Bemühungen nicht gänzlich aufgeklärt werden. Im Hinblick auf die Erforschung der dabei zugrunde liegenden Prozesse liefert die vorliegende Arbeit einen wichtigen Beitrag. Ausgehend von der „workload“-Hypothese, welche die glomeruläre Hyperfiltration und die damit einhergehende Mehrbeladung des proximalen Tubulus als Initiator der Tubulushypertrophie annimmt, wurde der mögliche Einfluss einer lokalen Sekretion und damit verbundenen autokrinen Wirkung natriuretischer Peptide - insbesondere von ANP und Urodilatin - auf die flussinduzierte Hypertrophie anhand eines in vitro-Modells untersucht.
Zunächst musste in Stimulationsversuchen mit ANP und BNP eine direkt wachstumsfördernde Wirkung auf proximale Tubuluszellen als Grundvoraussetzung für weitere Überlegungen gezeigt werden. Tatsächlich war eine Konzentrationsabhängigkeit der ausgelösten Hypertrophie nachweisbar. Des Weiteren hat sich im verwendeten Zellmodell primärer proximaler Tubuluszellen die Möglichkeit einer flussinduzierten Hypertrophie und damit die Gültigkeit der „workload“-Hypothese in vitro bestätigt. Die in vitro-Daten zur Expression verschiedener in vivo beteiligter Gene zeigen, dass es in der verwendeten primären Zellkultur (PTC der Maus) in Abhängigkeit von der Perfusion zum einen zu einer deutlichen Herunterregulation der CDK2 und CDK4 sowie der GC-A, des NPR-C und der NEP 24.11 kommt. Eine derartige Regulation der betreffenden Gene steht im Einklang mit der Bedeutung der natriuretischen Peptide bei der flussinduzierten Hypertrophie und untermauert die aufgestellte Hypothese einer lokalen Produktion im proximalen Tubulus. Zum anderen war eine ausgeprägte Reduktion der Expression der Transporter SGLT1 und NHE3 nach Superfusion nachzuweisen.
Nachdem die grundlegenden Voraussetzungen gegeben waren, wurden weitere Studien an PTC aus ANP-KO-Mäusen durchgeführt. Basierend auf Perfusionsversuchen lässt sich folgern, dass bei Fehlen von ANP bzw. Urodilatin in vitro zwar grundsätzlich noch eine Hypertrophie infolge des erhöhten Flusses möglich ist allerdings nur in abgeschwächter Form. Die Stimulation von ANP-KO-Zellen mit TGFß sowie ANP ergab keinen signifikanten Unterschied im Ausmaß der ausgelösten Hypertrophie verglichen mit Wildtypzellen. Somit liegt keine generelle Einschränkung der Hypertrophie bei ANP-KO-Zellen vor und bei der verminderten flussinduzierten Hypertrophie ist tatsächlich von einem Effekt des ANP-/Urodilatinmangels auszugehen. Der nächste Schritt bestand im direkten Nachweis des sezernierten ANP bzw. BNP nach Perfusion von PTC der Maus, was allerdings aufgrund zu geringer Konzentrationen im Perfusat nicht gelang. Auf mRNA-Ebene gelang auch die Messung von ANP nicht verlässlich. Jedoch war eine signifikante Steigerung der Expression des BNP-Gens in den perfundierten proximalen Tubuluszellen festzustellen. Insgesamt ist also anzunehmen, dass ANP bzw. Urodilatin in vitro im Rahmen der flussinduzierten Hypertrophie zumindest die Rolle eines Cofaktors einnimmt. Darüber hinaus gibt es Hinweise auf eine durch Superfusion bedingte lokale Produktion von BNP, sodass ein Ausgleich des ANP-Verlusts in ANP-KO-Zellen somit denkbar ist. Um die Bedeutung und den Einfluss einer lokalen Sekretion von BNP in vitro besser zu verstehen, sind weitere Studien mit Zellen aus BNP-KO-Mäusen erforderlich.
Bei all den Vorteilen, die in vitro-Studien mit sich bringen, muss jedoch grundsätzlich die Übertragung von Ergebnissen auf die in vivo-Situation mit Vorsicht erfolgen und kritisch betrachtet werden.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The term compensatory renal hypertrophy describes the well known phenomenon that a loss of functional renal tissue results in increases in the function and the size of the remaining renal tissue. Despite intensive research the mechanisms involved in the development of compensatory renal hypertrophy have not been entirely elucidated yet. Based on the "workload" hypothesis, stating that the ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The term compensatory renal hypertrophy describes the well known phenomenon that a loss of functional renal tissue results in increases in the function and the size of the remaining renal tissue. Despite intensive research the mechanisms involved in the development of compensatory renal hypertrophy have not been entirely elucidated yet. Based on the "workload" hypothesis, stating that the glomerular hyperfiltration and the associated increased loading of the proximal tubule initiates the hypertrophy of proximal tubular cells, our study aimed to determine the potential influence of a local secretion and therefore autocrine/paracrine effects of the natriuretic peptides ANP and BNP, which are both produced in proximal tubular cells, on the flow-induced hypertrophy using an in vitro-model.
In fact, direct application of ANP or BNP induced hypertrophy of cultured proximal tubular cells in a concentration dependent fashion, suggesting that a local production of the peptides in response to hyperfiltration could mediate tubular hypertrophy. Moreover, superfusion of proximal tubular cells with cell culture medium, hereby mimicking tubular flow, induced cellular hypertrophy and thus confirmed the validity of the "workload" hypothesis in vitro. Besides inducing cellular hypertrophy superfusion resulted in a considerable downregulation of the cell cycle regulating CDK2/4, the natriuretic peptide receptor GC-A, and of NPR-C and NEP 24.11, both mediating the clearance of natriuretic peptides. This pattern of gene regulation is consistent with a putative role of the natriuretic peptides in the flow-induced hypertrophy and supports our hypothesis of their local production in the proximal tubulus.
In order to test for a role of locally produced ANP in flow-induced hypertrophy of proximal tubular cells, superfusion experiments were performed using primary proximal tubular cells isolated from ANP knockout mice. In fact, the flow-induced cellular hypertrophy of proximal tubular cells from ANP knockout mice, lacking ANP production, was significantly attenuated compared with wildtype mice. Importantly, the stimulation of tubular cells with TGFß or ANP induced hypertrophy of similar magnitude in both ANP knockout and wildtype cells, indicating that no general limitation of hypertrophy in ANP knockout cells exists. Accordingly, the decreased flow-induced hypertrophy of ANP knockout cells can be assumed as an effect of the lack of ANP. Finally, we aimed to directly determine the secreted ANP or BNP in response to perfusion of primary proximal tubular cells from mice. However, the concentrations of both peptides in the cell culture medium were below the detection levels of the respective EIA kits. Interestingly, we found a marked upregulation of BNP mRNA expression in response to flow in proximal tubular cells.
Taken together it can be concluded that ANP at least plays a role as a cofactor in the flow-induced hypertrophy of proximal tubular cells in vitro. Beyond that there are hints that the perfusion causes the local production of BNP so that a compensation of the loss of ANP in ANP knockout cells by BNP would be conceivable.
For a better understanding of the importance and influence of a local secretion of BNP further studies with cells from BNP knockout mice would be necessary.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 23:06
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