| Lizenz: Creative Commons Namensnennung-KeineBearbeitung 4.0 International (1MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-436783
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.43678
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 7 September 2020 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Frank Schweda |
| Tag der Prüfung: | 23 Juli 2020 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Physiologie > Prof. Dr. Frank Schweda |
| Stichwörter / Keywords: | local renin synthesis, cell culture models, collecting duct, adrenal gland |
| 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: | 43678 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Etablierung von Zellkulturmodellen zur Untersuchung der Reninbildung im renalen Sammelrohr und der Nebenniere Hintergrund: Das Renin-Angiotensin-System (RAS) besitzt eine wichtige Rolle für die Elektrolyt- und Wasserhomöostase wie auch für die Regulation des Blutdrucks. Neben dem systemisch wirkenden (zirkulierenden) RAS, das seinen Ursprung in der Freisetzung von Renin aus glomerulär ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Etablierung von Zellkulturmodellen zur Untersuchung der Reninbildung im renalen Sammelrohr und der Nebenniere
Hintergrund: Das Renin-Angiotensin-System (RAS) besitzt eine wichtige Rolle für die Elektrolyt- und Wasserhomöostase wie auch für die Regulation des Blutdrucks. Neben dem systemisch wirkenden (zirkulierenden) RAS, das seinen Ursprung in der Freisetzung von Renin aus glomerulär lokalisierten JG-Zellen hat, existieren auch lokale, also gewebsständige Renin-Angiotensin-Systeme. So weisen u.a. renale Sammelrohr- und Nebennierenzellen eine Renin-Expression auf. Die lokalen Renin-Angiotensin-Systeme werden insbesondere in pathologischen Zuständen (wie etwa einer diabetischen Stoffwechsellage) aktiviert und es gibt Hinweise darauf, dass gewebsständig synthetisiertes Renin eine pathophysiologische Rolle in diesen Zuständen spielen könnte. Trotz des klaren Nachweises von Renin in Sammelrohren und der Nebenniere und seiner möglichen Bedeutung, ist die Regulation der Reninbildung und –freisetzung unverstanden. Um diese Prozesse gezielt untersuchen zu können, war es die Aufgabe dieser Arbeit, entsprechende Zellkulturmodelle zu etablieren.
Methoden: Zunächst sollten Primärzellkulturen von Sammelrohrzellen angelegt werden. Hierzu wurden Sammelrohre per Mikrodissektion aus Mäusenieren isoliert und in diesen entweder direkt die Renin mRNA-Expression mittels PCR (Real time PCR) untersucht oder die Sammelrohre wurden zunächst in Kultur genommen, um ein Auswachsen von Sammelrohrzellen zu induzieren. Darüber hinaus wurde das innere Nierenmark (IMCD) aus Mäusenieren entnommen und in Kultur genommen und anschließend die Renin-Genexpression bestimmt. Weiter wurde die Tauglichkeit von Sammelrohrzelllinien (M1- und mpkCCD-14-Zelllinien) als Zellkulturmodell zur Untersuchung einer lokalen Reninsynthese überprüft. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Nebennierenzell-Primärkulturen angelegt und in diesen die Reninsynthese mittels Quantifizierung der Renin mRNA (PCR) und einer ELISA-basierten Reninaktivitätsmessung untersucht. In diesem Modell wurden auch die regulativen Effekte von Angiotensin II untersucht.
Ergebnisse: Isolierte Sammelrohre, die durch Mikrodissektion gewonnen wurden, zeigten eine Reninsynthese. Aufbauend auf diesen Nachweis gelang es, durch die Entnahme von Sammelrohren des inneren Nierenmarks (IMCD), Primärzellkulturen anzulegen, die auch unter Kulturbedingungen eine Reninbildung aufweisen. Dieses Zellkulturmodell würde somit
weiterführende Untersuchungen zur Regulation der Reninbildung auf zellulärer Ebene erlauben. Die Sammelrohrzelllinien (M1- und mpkCCD-14) zeigen keine Reninsynthese und sind damit für weitere Untersuchungen ungeeignet. Nebennierenzellen zeigen in der Kultur eine signifikante Reninexpression und auch –sekretion. Interessanterweise stimulierte Angiotensin II die Reninbildung in den Nebennierenzellen, was im klaren Gegensatz zur bekannten hemmenden Wirkung von Angiotensin II auf das zirkulierende RAS steht.
Schlussfolgerung: Die lokale Reninbildung im renalen Tubulussystem und den Nebennieren ist unter physiologischen Bedingungen zwar gering, aber vorhanden. Entsprechend der Zielsetzung dieser Arbeit gelang es, Zellkulturmodelle u.a. in Form von IMCD Primärkulturen und Nebennierenprimärzellkulturen anzulegen, die auch in vitro eine Reninsynthese zeigten und die sich daher für weiterführende Untersuchungen eignen. Erste diesbezügliche Untersuchungen zeigten, dass die Bildung und Freisetzung von Renin in, bzw. aus Nebennierenzellen durch Angiotensin II stimuliert wird. Aufgrund der spezifischen Eigenschaften lokaler Renin-Angiotensin-Systeme (z.B. im Ansprechen auf Angiotensin II) und deren Beteiligung bei der Entstehung und Aufrechterhaltung von Erkrankungen ist es von großer Bedeutung, über entsprechende Zellkulturmodelle zu verfügen, die eine nähere Betrachtung auf zellulärer Ebene ermöglichen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Establishment of Cell Culture Models for Research on Local Renin Synthesis in the Renal Collecting Duct and the Adrenal Gland Background: The renin-angiotensin system (RAS) is one of the most important physiological regulators of blood pressure regulation and of salt and water homeostasis. The concept of a circulating RAS is well established and the rate limiting step of its activation is the ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Establishment of Cell Culture Models for Research on Local Renin Synthesis in the Renal Collecting Duct and the Adrenal Gland
Background: The renin-angiotensin system (RAS) is one of the most important physiological regulators of blood pressure regulation and of salt and water homeostasis. The concept of a circulating RAS is well established and the rate limiting step of its activation is the release of renin, which is mainly produced by granular cells (JG) of the juxtaglomerular apparatus (JGA). In addition to the circulating RAS, renin is synthesized in specific tissues such as the renal collecting duct (CD) and the adrenal gland. The tissue based renin synthesis represents a local (acting) RAS. Local renin-angiotensin systems are upregulated under pathological conditions such as a diabetes mellitus. Previous findings indicate that tissue renin might play a pathophysiological role in these conditions. Despite of the clear expression of renin in collecting ducts and adrenal glands and its putative role in disease conditions, fundamental questions concerning the regulation of synthesis and release of local renin in these tissues are still unanswered. Therefore, the aim of the present study was to establish suitable cell culture models in order to investigate the cellular regulation of renin mRNA expression and renin-secretion in collecting duct cells and adrenal gland cells.
Methods: Murine collecting ducts were isolated using the microdissection technique and renin mRNA expression was directly determined by PCR. Furthermore, collecting ducts were isolated by microdissection or the whole renal inner medulla (IMCD, inner medullary collecting duct) was isolated from mouse kidneys and these tissues were cultured in order to establish primary cultures of collecting duct cells. Renin mRNA was determined in these cells by real time PCR. Since establishing primary cell cultures is time and resource intensive, the capability of immortalized collecting duct cell lines (M1 and mpkCCD-14) to be an acceptable research model for local renin synthesis was tested. Finally, a primary cell culture of adrenal glands was established in order to test for a local renin synthesis. In this context, the regulatory effects of angiotensin II on the renin production were examined. Real time PCR and ELISA assays were used to quantify the renin synthesis and secretion in adrenal gland cells.
Results: Microdissection experiments showed a tissue-specific, local renin synthesis in collecting ducts of healthy mice. Based on this evidence of renin synthesis in CD cells, a primary cell culture of IMCD cells was established, which showed renin expression. Therefore this IMCD cell culture is an acceptable model for further research on a local RAS
and its regulation. In contrast, both collecting duct cell lines that were tested did not express renin at sufficient levels and are therefore not suited for further research on a local RAS. Adrenal gland cells showed significant renin synthesis in vitro. Interestingly, angiotensin II stimulated renin release from adrenal gland cells while it is very well documented that it suppresses the circulating RAS.
Conclusion: Under physiological conditions, cells of the collecting duct and the adrenal gland express renin, even though at low levels compared with JG cells. According to the purpose and objective of this study, a cell culture model for collecting duct cells (IMCD) was successfully established. Adrenal gland cell cultures provided results of local RAS regulation, since local renin synthesis is regulated differently in comparison to the circulating RAS. Since the upregulation of local RAS plays a critical role in the development of diseases such as diabetic nephropathy it is imperative to have a proper cell culture model for further research on the regulation of the local RAS.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 16:13
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