| License: Publishing license for publications including print on demand PDF - Submitted Version (16MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-340633
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.34063
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication | ||||
| Date: | 15 July 2016 | ||||
| Referee: | Prof. Dr. Richard Warth | ||||
| Date of exam: | 5 July 2016 | ||||
| Institutions: | Biology, Preclinical Medicine > Institut für Physiologie Biology, Preclinical Medicine > Institut für Physiologie > Prof. Dr. Richard Warth | ||||
| Related URLs: |
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| Keywords: | adrenal gland, aldosterone, hyperaldosteronism, potassium channels, Task1, Task3, Trek1, Kcnq1, Kcne3, Kcne4, Kcnma1, Nebenniere, Aldosteron, Hyperaldosteronismus, Kalium Kanäle | ||||
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine | ||||
| Status: | Published | ||||
| Refereed: | Yes, this version has been refereed | ||||
| Created at the University of Regensburg: | Yes | ||||
| Item ID: | 34063 |
Abstract (German)
Bis zu 10% aller Patienten, die unter arterieller Hypertonie leiden, haben einen primären Hyperaldosteronismus. Zu den bluthochdruckinduzierten Folgen kommen in diesen Fällen die direkten negativen Einflüsse des Aldosterons (Linksherzhypertrophie, diastolische Dysfunktion, Elastizitätsverlust der Gefäße durch fibrotischen Umbau) hinzu und führen somit zu einer weiteren Erhöhung der Mortalität. ...
Abstract (German)
Bis zu 10% aller Patienten, die unter arterieller Hypertonie leiden, haben einen primären Hyperaldosteronismus. Zu den bluthochdruckinduzierten Folgen kommen in diesen Fällen die direkten negativen Einflüsse des Aldosterons (Linksherzhypertrophie, diastolische Dysfunktion, Elastizitätsverlust der Gefäße durch fibrotischen Umbau) hinzu und führen somit zu einer weiteren Erhöhung der Mortalität. Für die Regulation der Aldosteronproduktion spielen Kaliumkanäle wie TASK1, TASK3, TREK1, KCNQ1 und KCNMA1 eine wichtige Rolle. Abhängig von deren Leitfähigkeit und Aktivität wird die Plasmaaldosteronkonzentration über Kalziumsignalwege, Transkriptionsfaktoren und Regulatorproteine (z.B. StAR) beeinflusst. In vorhergehenden Versuchen wurde beobachtet, dass weibliche Mäuse mit fehlendem Task1-Kalium-Kanal (Task1-/-) im Gegensatz zu männlichen Task1-/- Mäusen einen Hyperaldosteronismus und eine Fehlzonierung der Aldosteronsynthase (Cyp11b2) ausbilden. Ziel dieser Arbeit war es, bei männlichen Task1-/- Mäusen Kanäle zu finden, die diesen Verlust möglicherweise kompensieren können.
Zur Phänotypisierung wurde zunächst das Plasmaaldosteron sowohl weiblicher und männlicher wildtyp als auch Task1-/- Mäuse gemessen. Hier zeigte sich ein nicht signifikanter Hyperaldosteronismus der Task1-/- Weibchen. Dieselben Tiere wurden mittels Immunfluoreszenzfärbungen der Nebennieren auf eine Dezonierung der Aldosteronsynthase hin untersucht. In der Gruppe der Task1-/- Weibchen gab es hier große Unterschiede in der Lokalisation der Aldosteronsynthase. Es zeigten sich zonierte, dezonierte und übergangszonierte Expressionsmuster. Bei den Männchen war die Aldosteronsynthase auf die Zona glomerulosa begrenzt. Es konnte ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Plasmaaldosteronkonzentration und der Dezonierung der Aldosteronsynthase gefunden werden. Dabei zeigten Task1-/- Weibchen mit dezonierter Aldosteronsynthase höhere Aldosteronsynthase-Expressionen und die höchsten Plasmaaldosteronkonzentrationen.
Desweiteren wurden Realtime-PCR, Western-Blot und Immunfluoreszenzfärbungen eingesetzt um Unterschiede in den Expressionsmengen und -mustern der Kalium-Kanäle zwischen wildtyp und Task1-/- Männchen und Weibchen festzustellen. Hinsichtlich der Kalium-Kanäle Task2, Kcnma1 und Kcnq1 mit seinen Untereinheiten Kcne1, Kcne2 und Kcne5 konnten in dieser Versuchsreihe hinsichtlich der Geschlechter keine signifikanten Unterschiede in der Gruppe der Task1-/- Mäuse gefunden werden. Als vielversprechend stellten sich jedoch die Kanäle Task3 (bilden Heterodimere mit Task1), Trek1 und die Kcnq1-Untereinheiten Kcne3 (schnelle Aktivierung und Inaktivierung des Kcnq1-Stroms) und Kcne4 (hemmende Wirkung auf den Kcnq1-Strom) heraus. RT-PCR und Westernblot-Versuch zeigten, dass Task1-/- Weibchen deutlich mehr (RT-PCR: ca. 1,5-fach) Kcnq1 produzieren als männliche Task1-/- Mäuse. Zugleich wurde jedoch auch – im Gegensatz zu den männlichen Task1-/- Mäusen – die hemmende Untereinheit Kcne4 überexprimiert. Männliche Task1-/- Mäuse zeigten im Vergleich zu den wildtyp Männchen eine signifikant gesteigerte mRNA-Produktion der Kcne3-Untereinheit. Unabhängig von den Subgruppen waren in der Versuchsreihe in männlichen Mäusen deutlich höhere Werte an Task3 und Trek1 nachweisbar. Der Task3-Kanal wurde von den Männchen dabei hauptsächlich in der Zona fasciculata exprimiert. Bei Weibchen war die Expression von Task3 schwächer und eher auf die Zona glomerulosa und die Zona reticularis beschränkt. Im Gegensatz zu männlichen Tieren wiesen weibliche Task1-/- Mäuse in der Zona fasciculata häufig eine fehllokalisierte Aldosteronsynthase auf. Eine lokale Unterdrückung der Aldosteronsynthaseexpression durch Task3 bei männlichen Task1-/- Mäusen ist daher denkbar. In vorhergehenden Studien konnte bereits veranschaulicht werden, dass der Task3-Kanal nicht allein für die Kompensation des Task1-Kanals verantwortlich sein kann. In dieser Versuchsreihe konnten diesbezüglich mit Trek1, Kcne3 und Kcne4 weitere Komponenten für einen tragfähigen Erklärungsansatz näher beleuchtet werden. In Zusammenschau der Ergebnisse zeigte sich, dass ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Kaliumkanälen, Signalwegen und Transkriptionsfaktoren für die spezifische Expression der Aldosteronsynthase notwendig ist. Weiterführende Studien werden notwendig sein, um dieses Zusammenspiel näher zu charakterisieren und eine mögliche Bedeutung für den Hyperaldosteronismus beim Menschen zu überprüfen.
Translation of the abstract (English)
Up to 10% of all patients with arterial hypertension have a primary hyperaldosteronism. In addition to the hypertension inducing effects, aldosterone has numerous other negative effects (i.e. left heart hypertrophy, diastolic dysfunction, loss of compliance in vessels through fibrotic remodeling) causing increased mortality. For the regulation of aldosterone secretion, potassium channels such as ...
Translation of the abstract (English)
Up to 10% of all patients with arterial hypertension have a primary hyperaldosteronism. In addition to the hypertension inducing effects, aldosterone has numerous other negative effects (i.e. left heart hypertrophy, diastolic dysfunction, loss of compliance in vessels through fibrotic remodeling) causing increased mortality. For the regulation of aldosterone secretion, potassium channels such as TASK1, TASK3, TREK1, KCNQ1 und KCNMA1 play an important role. The plasma aldosterone concentration is regulated by their conductance and activity through effects on calcium signaling, transcription factors and regulatory proteins (such as StAR). Preceding experiments showed a hyperaldosteronism as well as a delocalization of the aldosterone producing enzyme Cyp11b2 in female Task1-/- mice. The aim of this dissertation was to find potassium channels that could compensate for the loss of Task1 in male Task1-/- mice.
For further phenotyping these mice, plasma aldosterone concentrations in male and female wild type and Task1-/- mice were measured. The Task1-/- female mice showed an increase in aldosterone (not significant). Immunofluorescence staining in the adrenals of the same mice was used to look for a delocalization of aldosterone synthase. In the female Task1-/- group there were high discrepancies in the localization of the aldosterone synthase. There were localized, delocalized and mixed patterns possibly due to different ages and hormone levels. Male mice showed a restriction of the aldosterone synthase to the Zona glomerulosa. In female mice, plasma aldosterone levels correlated with the extent of delocalization of the aldosterone synthase. Task1-/- female mice with localization of the aldosterone synthase in the Zona fasciculata had higher mRNA expression levels of aldosterone synthase as well as higher plasma aldosterone concentrations.
In addition, realtime quantitative PCR, western-blot analysis and immunofluorescence staining were used to find differences in the mRNA- and protein expression levels as well as expression patterns of potassium channels in wild type and Task1-/- male and female mice. Regarding the potassium channels Task2, Kcnma1 and Kcnq1 with its subunits Kcne1, Kcne2 and Kcne5, there were no differences in expression levels between the sexes in the group of Task1-/- mice. The channels Task3 (builds heterodimers with Task1), Trek1 and the Kcnq1 subunits Kcne3 (fast activation and inactivation of the Kcnq1 current) and Kcne4 (inhibition of the Kcnq1 current under physiologic conditions) seemed promising. RT-PCR and western blot analysis showed a higher expression of Kcnq1 (1.5 fold) in Task1-/- female mice. Meanwhile, the subunit kcne4 was over expressed in female Task1-/- mice. Male Task1-/- mice showed greater mRNA expression levels of Kcne3 compared to wild type mice. Independent of the subgroups, male mice expressed higher levels of Task3 and Trek1. Contrary to male mice, female Task1-/- often showed a mislocalized aldosterone synthase in the Zona fasciculata. A local suppression of the aldosterone synthase by Task3 in male Task1-/- is possible. Preceding studies have shown that Task3 is not the only channel which could possibly compensate for loss of Task1. In this test series Trek1, Kcne3 and Kcne4 were identified as further possible components in compensation for a loss of Task1. In conclusion, the results showed that a complex interaction of different potassium channels, pathways and transcription factors are involved in the expression of aldosterone and aldosterone synthase. Further studies are necessary in order to further characterize the possible meaning for hyperaldosteronism in humans.
Metadata last modified: 25 Nov 2020 22:27
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