Verminderte renale Corin-Expression trägt zur Volumenretention bei proteinurischen Nierenerkrankungen bei

Abstract

Proteinurische Nierenerkrankungen wie das nephrotische und nephritische Syndrom sind klinisch durch massive Natrium- und Volumenretention charakterisiert. Anhand zweier etablierter proteinurischer Tiermodelle, der Puromycin Aminonukleosid induzierten Nephrose (PAN) und der Anti Thy1 Glomerulonephritis (GN) sollten gemeinsame dysregulierte Mechanismen der Proteinurie untersucht werden. Eine etablierte Hypothese geht davon aus, dass die Proteinurie nicht nur Audruck der glomerulären Schädigung sondern auch für die assoziierte Natrium- und Wasserretention verantwortlich ist. Die distalen Tubulusabschnitte, wie der Verbindungstubulus und das Sammelrohr, wurden für die unter Proteinurie auftretende primäre Volumenretention verantwortlich gemacht. Daher wurde eine Microarray Analyse von medullärem Gewebe von PAN und Anti Thy1 GN Ratten durchgeführt. Corin, eine Serinprotease, die Pro ANP zu ANP konvertiert, konnte hier signifikant vermindert nachgewiesen werden. Die Hypothese einer unter Proteinurie eintretenden ANP-Resistenz der Niere wurde in der Vergangenheit mehrfach beschrieben und für die primäre Natriumretention unter Proteinurie mitverantwortlich gemacht. In dieser Arbeit wurde die These aufgestellt, dass das verminderte Expressionsniveau von Corin für die ANP- Resistenz verantwortlich sein könnte und die mangelnde Aktivierung des natriuretischen ANP Systems zu der pathologischen Natrium- und Wasserretention bei proteinurischen Nierenerkrankungen beitragen könnte. Lokalisationsstudien wiesen Corin im proximalen Tubulus, dem dicken aufsteigenden Teil der Henle’schen Schleife (TAL) sowie im Verbindungstubulus und Sammelrohr nach. ANP konnte hingegen nur im Sammelrohr der Nierenmedulla detektiert werden. PAN und Anti Thy1 GN Tiere wiesen erniedrigte Corin Expressionslevel bei verminderten ANP und konsekutiv erhöhten Pro ANP Spiegeln auf, was darauf hindeutete, dass Corin in der Niere genauso wie im Herzen Pro ANP zu ANP konvertiert. Es wurden Corin-Knock-Out (Corin-/-) Tiere verwendet, um die Bedeutung reduzierter Corin Expressionslevel in der Niere zu untersuchen und die Ergebnisse auf die proteinurischen Tiermodelle übertragen zu können. Es zeigte sich ein gesteigertes Expressionsniveau von  ENaC, einer Untereinheit des im Sammelrohr lokalisierten und in der Vergangenheit für die pathologische Volumenretention verantwortlich gemachten Aldosteron-sensitiven epithelialen Natriumkanal (ENaC). Diese Beobachtung konnte ebenfalls in PAN und Anti Thy1 GN Tieren gemacht werden. Corin aktiviert Pro-ANP zu dem physiologisch aktiven ANP, das nach Freisetzung an den natriuretic peptide receptor (NPR) A bindet und die Synthese des intrazellulären second-messengers cGMP stimuliert. Es konnte gezeigt werden, dass die mangelnde Aktivierung von ANP durch verminderte Corin Expressionslevel zur Beeinträchtigung der ANP Signalkaskade führt. Komponenten der Signalkaskade, wie PDE-5, p-PDE5 und PKGII waren im Vergleich zu gesunden Kontrollen im Corin-/- Modell und in einer cGMP- verarmten Zellkultur, die verminderte ANP Bindung imitierte, deutlich erhöht. Durch die Transfektion von mpkCCDCL4 Zellen mit PDE-5 und PKGII konnte ein Zusammenhang zwischen der unter Proteinurie und im Corin-/- Modell beobachteten  ENaC Erhöhung hergestellt werden und schließlich gelang die Darstellung der veränderten Komponenten PDE5 und p PDE der ANP-Signalkaskade auch in den proteinurischen PAN und Anti Thy1 GN Tieren. In der Zusammenschau betrachtet weisen proteinurische Nierenerkrankungen wie das nephrotische Syndrom und die akute Glomerulonephritis gemeinsame dysregulierte Mechanismen im Sammelrohr auf, die zu pathologischer Volumenretention führen. Einer dieser Mechanismen scheint die reduzierte Expression von Corin zu sein. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstreichen die seit langer Zeit bestehende These der ANP Resistenz bei proteinurischen Nierenerkrankungen und zeigen die Schlüsselfunktion von Corin bei der Regulation des Natrium und Wasserhaushalts bei proteinurischen Nierenerkrankungen auf.

Patients with proteinuric kidney diseases often have symptoms of salt and water retention. It has been hypothesized that dysregulated sodium absorption is due to increased proteolytic cleavage of epithelial sodium channels (ENaCs) and increased Na,K-ATPase expression. Microarray analysis identified a reduction in kidney corin mRNA expression in rat models of puromycin aminonucleoside-induced nephrotic syndrome (PAN) and acute anti-Thy1 glomerulonephritis (GN). As atrial natriuretic peptide (ANP) resistance is a mechanism accounting for volume retention, we analyzed the renal expression and function of corin a type II transmembrane serine protease that converts pro-ANP to active ANP. By immunohistochemical analysis we found that corin was co localized with ANP. The nephrotic and glomerulonephritic models exhibited concomitantly increased pro-ANP and decreased ANP protein levels in the kidney consistent with low amounts of corin. Importantly, kidneys from corin knockout mice had increased amounts of renal beta-ENaC and its activators, phosphodiesterase (PDE) 5 and protein kinase G II, when compared to wild-type mice. A similar expression profile was also found in cell culture suggesting the increase in PDE5 and proteinkinase G II could account for the increase in beta-ENaC seen in nephrotic syndrome and GN. Thus, we suggest that corin might be involved in the salt retention seen in glomerular diseases.