Das Gitelman Syndrom ist eine relativ häufige monogenetische, renale Tubuluserkrankung (SLC12A3 Gen) des Menschen mit autosomal-rezessivem Erbgang. Das Gitelman Syndrom führt relativ langsam zur Reduktion der glomerulären Filtrationsrate (GFR) mit der Folge, dass nur wenige betroffene Patienten eine terminale Niereninsuffizienz entwickeln. Für die Abnahme der GFR wird eine übersteigerte Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems verantwortlich gemacht. Die Penetranz der Erkrankung in betroffenen Familien sowie Mechanismen vaskulärer Komplikationen nach Nierentransplantation, insbesondere durch Angiotensin II Typ I-Rezeptor aktivierende Antikörper (AT1R-Abs), sind nicht ausreichend untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 1) neuartige Mutationen in SLC12A3 in Patienten mit Gitelman Syndrom identifiziert und 2) die vaskuläre Wirkungsweise von AT1R-Abs bei Nierentransplantatabstoßung untersucht. Die Untersuchungen fokussierten sich auf die Identifizierung von neuartigen Mutationen in SLC12A3 sowie klinische und laborchemische Analysen von Genotyp-Phänotyp-Beziehungen in betroffenen Familien einer genetischen Patientenkohorte. Die Wirkung von humanen AT1R-Abs wurde in isometrischen Kontraktionsmessungen an isolierten Nierenarterien von Ratten nach akuter Nierenischämie und Nierentransplantation studiert. Es wurden neuartige Mutationen in SLC12A3 in Patienten mit Gitelman Syndrom identifiziert. Es wurde beobachtet, dass Mutationen in SLC12A3 eine stark unterschiedliche Penetranz der Erkrankung in betroffenen Familienmitgliedern hervorrufen können. Es wurde gezeigt, dass AT1R-Abs unter prädisponierenden Bedingungen, wie in Ischämie oder Nierentransplantation Gefäßkontraktionen von Nierenarterien induzieren. Neutralisierende Antikörper gegen spezifische Epitope im Angiotensin II Typ 1 Rezeptor (AT1R) können diese Effekte neutralisieren. Hinweise auf endotheliale Wirkmechanismen der AT1R-Abs (über NO / Prostaglandine und Cytochrome P450-Metabolite, wie Epoxyeicosatriensäuren) ergaben sich nicht. Die Untersuchungen führten zur Aufdeckung einer neuartigen Interaktion von Cytochrome P450-Metaboliten mit der endothelialen NO-Freisetzung. Die vorliegenden Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis von tubulären Mechanismen der Nierenfunktion des Menschen, für die ärztliche Betreuung von Patienten mit Gitelman Syndrom bei und eröffnen neue Forschungsansätze für zukünftige Studien zu Mechanismen der vaskulären Nierentransplantatabstoßung.
The Gitelman syndrome is a relatively common monogenic, renal tubulopathy (SLC12A3 gene) in humans with autosomal recessive inheritance. The Gitelman syndrome leads to relatively slow reduction in glomerular filtration rate (GFR), with the result that few affected patients develop end stage renal disease (ESRD). An exaggerated activation of the renin-angiotensin-aldosterone system is thought to be responsible for the decrease in GFR. The penetrance of the disease in affected families, as well as mechanisms of vascular complications after kidney transplantation, especially by angiotensin II type I receptor activating antibodies (AT1R-Abs) have not been adequately studied. In this work, 1) novel mutations were identified in SLC12A3 in patients with Gitelman syndrome and 2) the vascular action of AT1R-Abs in renal transplant rejection were examined. The studies focused on the identification of novel mutations in SLC12A3, as well as clinical and laboratory analysis of genotype- phenotype relationships in a genetic cohort of patients. The effects of human AT1R-Abs were studied in isolated renal arteries of rats after acute renal ischemia and renal transplantation in isometric contraction measurements. Novel mutations were identified in SLC12A3 gene in patients with Gitelman syndrome. It was observed that mutations in SLC12A3 can cause a very different penetrance of the disease in affected family members. It has been shown that AT1R-Abs can induce vessel contractions of renal arteries in predisposing conditions, such as ischemia or renal transplantation. Neutralizing antibodies against specific epitopes in the angiotensin II type 1 receptor (AT1R) can neutralize these effects. Possible involvement of endothelial mechanisms of AT1R-Abs via NO / prostaglandins and cytochrome P450 metabolites (such as epoxyeicosatrienoic acid) was studied. The investigations led to the discovery of a novel interaction of cytochrome P450 metabolites with endothelial NO release. The present results contribute to a better understanding of the renal tubular pathophysiology in Gitelman syndrome and may have an impact on every- day patient care. Further this study opens up new lines of research for future studies on the mechanisms of vascular renal transplant rejection.
