Hintergrund: Chronisches Nierenversagen ist regelmäßig mit Albuminurie und Hypertonie vergesellschaftet. Als therapeutischer Standard kommen daher Inhibitoren des Renin-Angiotensin-Aldosteron-System wie ACE-Hemmer zum Einsatz. Eine mögliche Alternative könnten Medikamente sein, welche die Wirkung natriuretischer Peptide beeinflussen. Diese physiologischen Gegenspieler des RAAS senken u.a. den ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Hintergrund: Chronisches Nierenversagen ist regelmäßig mit Albuminurie und Hypertonie vergesellschaftet. Als therapeutischer Standard kommen daher Inhibitoren des Renin-Angiotensin-Aldosteron-System wie ACE-Hemmer zum Einsatz. Eine mögliche Alternative könnten Medikamente sein, welche die Wirkung natriuretischer Peptide beeinflussen. Diese physiologischen Gegenspieler des RAAS senken u.a. den arteriellen Blutdruck, führen zu einer erhöhten Natriumausscheidung und können unter bestimmten Umständen fibrotische Umbauprozesse abmildern. Ungeklärt ist jedoch, ob diese Effekte lediglich durch systemische Wirkungen auf die glatte Gefäßmuskulatur und das Endothel zustande kommen oder ob dabei auch lokale Vorgänge, insbesondere im Podocyten, eine Rolle spielen. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, inwiefern natriuretische Peptide direkt am Glomerulum schützenden Einfluss gegen durch ein aktiviertes RAAS verursachte renale Belastung nehmen können.
Vorgehensweise: Dazu wurde eine Studie an Mäusen durchgeführt, welche einen mittels lox/Cre-System erzeugten Podocyten-spezifischen Knockout der Guanylatcyclase A, dem gemeinsamen ANP- und BNP-Rezeptor, aufwiesen. Um eine renale Belastung zu schaffen, wurde operativ eine Nierenarterie stenosiert. Die Auswirkungen auf das Kreislaufsystem wurden über Blutdruck und Herzfrequenz mittels Tail-Cuff-Methode gemessen sowie die Plasmakonzentration von Renin und dessen renale Expressionsrate stellvertretend für die RAAS-Aktivität. Die Ausscheidung von Natrium und Kalium über die Niere wurde zusammen mit der glomerulären Filtrationsrate, dem Hämatokrit und dem Körpergewicht der Tiere zur Einschätzung des Elektrolyt- und Volumenhaushalts bestimmt. Außerdem wurden das Ausmaß und die Folgen der direkten Nierenschädigung über die Bestimmung der renalen Expressionsrate mehrerer Fibrosemarker (Collagen I, Fibronektin, α-SMA und TGF-β), der NP-Rezeptoren und der Strukturproteine Podocin und Nephrin mittels quantitativer PCR untersucht. Ein weiterer Bestandteil war die Messung des renalen Eiweißverlusts über den Albumin-/Kreatinin-Quotienten über ELISA bzw. einen photometrischen Assay im Spontanurin. Die jeweiligen Werte der operierten Wildtypen wurden mit denen jener Knockouts verglichen, die einer Nierenarterienstenose unterzogen worden waren.
Ergebnisse: Bezüglich des Herz-Kreislauf-Systems zeigten beide untersuchten Gruppen eine vergleichbare Reaktion auf die Operation. Der Blutdruck stieg sowohl bei den Knockouts als auch den Wildtypen postoperativ an, die Herzfrequenz sank nach einigen Wochen in ähnlichem Ausmaß ab. Das RAAS beider Gruppen wurde vergleichbar stark aktiviert. Der Salz- und Wasserhaushalt blieb, wie auch die gesamte GFR, unbeeinflusst. Auch die Expressionsraten der untersuchten Gene zeigten keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Hinsichtlich einer Nephroprotektion zeigte der Genotyp einen deutlichen Einfluss, da die Albuminausscheidung bei den Knockouts postoperativ signifikant höher war als bei den Wildtypen.
Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass unter renaler Belastung durch ein aktiviertes Renin-Angiotensin-Aldosteron-System die podocytäre Guanylatcyclase A an der Aufrechterhaltung der glomerulären Filtrationsbarriere und Reduktion von Albuminurie beteiligt ist. Von einem Einfluss auf die Regulation des Herz-Kreislauf-Systems sowie den Elektrolyt- und Wasserhaushalt ist hingegen nicht auszugehen. Dieser nephroprotektive Effekt beruht mutmaßlich auf einer lokalen, NP-vermittelten Modifikation des Schlitzdiaphragmas zwischen den Podocyten.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Background: Chronic renal failure is associated with albuminuria and hypertension and is usually treated with inhibitors of the renin-angiotensin-aldosterone system. Natriuretic peptides as physiological antagonists of the RAAS might represent an alternative target. NPs are known to lower blood pressure, increase renal sodium excretion and ameliorate fibrosis. However, it is unclear if these ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Background: Chronic renal failure is associated with albuminuria and hypertension and is usually treated with inhibitors of the renin-angiotensin-aldosterone system. Natriuretic peptides as physiological antagonists of the RAAS might represent an alternative target. NPs are known to lower blood pressure, increase renal sodium excretion and ameliorate fibrosis. However, it is unclear if these properties are only due to systemic effects via vascular smooth muscle cells and the endothelium or if local glomerular cells could play a role. This thesis aims at the investigation of possible renoprotective effects of NPs mediated by podocytes under conditions of RAAS activation.
Proceedings: Therefore, lox/Cre-modified mice with podocytes lacking their guanylyl cyclase A, the ANP/BNP receptor, were used. A unilateral renal artery stenosis was surgically induced to provoke renal stress. The impact on the circulatory system was assessed by blood pressure and heart rate measurement via tail-cuff method along with the quantification of renin in the blood plasma and the renal renin expression representing the activity of the RAAS. The excretion of sodium and potassium and the glomerular filtration rate as well as the haematocrit and the body weight were used to estimate the effects on the water and electrolyte balance. Furthermore, the renal expression of the NP receptors A and C, the structural proteins nephrin and podocin as well as of collagen I, fibronectin, α-SMA and TGF-β as markers for fibrosis was measured. Moreover, the albumin/creatinine ratio in spot urine was determined via ELISA and a photometric assay, respectively. Knockout mice with renal artery stenosis were compared to wildtype mice with renal artery stenosis.
Results: Concerning the circulatory system both groups showed similar reactions upon the renal artery stenosis. The blood pressure of both KOs and WTs increased, whereas the heart rate decreased after several weeks in a comparable range and fashion. The RAAS was activated to an equivalent extent. Seemingly, the salt and water balance as well as the overall glomerular filtration rate remained unaffected. Neither did the expression levels of the examined genes differ. Regarding renal protection, the genotype had marked influence as albuminuria was significantly more severe in KOs compared to WTs.
Conclusion: These findings indicate a major role for the guanylyl cyclase A in the podocyte in maintaining the glomerular filtration barrier and reducing albuminuria under renal stress caused by an activated renin-angiotensin-aldosterone system. In contrast, influence on the circulatory system as well as the salt and water balance seems unlikely. This renoprotective effect of the GCA might be caused by a local, NP-mediated modification of the slit diaphragm between podocytes.
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