Rolle des Tamm-Horsfall Proteins (THP) beim renalen Konzentrierungsmechanismus.: Charakterisierung einer THP-Knockout Maus.

Abstract

Tamm-Horsfall Protein (THP) wird ausschließlich in der dicken aufsteigenden Henle-Schleife synthetisiert (TAL), welche den Motor der renalen Harnkonzentrierung darstellt. THP-Mutationen führen zu Nierenerkrankungen, welche einen Harnkonzentrierungsdefekt aufweisen (MDCK2, FJHN). Die physiologische Rolle des Proteins ist bislang ungeklärt. Mit Hilfe einer THP- Knockout Maus (THP-/-) soll untersucht werden, ob THP am renalen Konzentrierungsmechanismus beteiligt ist. Die morphologische Untersuchung der Nieren sowie Überprüfung des Wasser- und Elektrolythenhaushalts im Kontrollzustand von THP-/- Mäusen verglichen mit Kontrollmäusen (Wildtyp, WT) zeigten keine pathologische Befunde. Berechnung der Creatinine-Clearance zeigte eine Verminderung um 63% bei THP-/- Mäusen (P<0,05). Wasserbeladung der Mäuse mit einer 5% Sucroselösung lieferte keine Unterschiede der Urinparameter zwischen WT und THP-/- Mäusen. Allerdings zeigte sich beim 24 h Durstversuch ein vermindertes Harnkonzentrierungsvermögen der THP-/- Mäuse, welche ein vermehrtes Urinvolumen ausschieden (Reduktion der Urinmenge bei WT Mäusen: von 58 ± 9 zu 28 ± 4 µl·g KG 1·24 h 1 [P < 0,05]; bei THP-/- Mäusen: von 57 ± 4 zu 41 ± 5 µl·g KG 1·24 h 1; [P<0,05]; der Unterschied zwischen den Gruppen: p<0,05). Des Weiteren wurde mit Hilfe von RT-PCR, Western blot Analysen und Immunohistochemie die Expression der relevanten distalen Ionentransportern im Kontrollzustand charakterisiert. THP-/- Mäuse zeigten eine signifikant höhere Expression von allen untersuchten distalen Transportproteinen im Kontrollzustand. Im Gegensatz dazu, war die Synthese der juxtaglomerulären Zyklooxygenase Typ 2 (COX-2) bei THP-/- Mäusen verglichen mit WT-Mäusen signifikant vermindert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit bestätigen, dass THP in einem Bezug zum normalen Ablauf der renalen Harnkonzentrierung steht. Die verminderte COX-2-Synthese sowie erhöhte Expression der relevanten distalen Transportern könnte dabei eine gestörte Salzresorption im TAL und damit assoziierte Kompensationsmechanismen wiederspiegeln. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit geben einen Hinweis für eine funktionelle Rolle des THP beim Ionentransport im TAL.

The Tamm-Horsfall protein (THP; uromodulin), the dominant protein in normal urine, is produced exclusively in the thick ascending limb of Henle's loop. THP mutations are associated with disease; however, the physiological role of THP remains obscure. We generated THP gene-deficient mice (THP -/-) and compared them with wild-type (WT) mice. THP -/- mice displayed anatomically normal kidneys. Steady-state electrolyte handling was not different between strains. Creatinine clearance was 63% lower in THP -/- than in WT mice (P < 0.05). Sucrose loading induced no changes between strains. However, water deprivation for 24 h decreased urine volume from 58 ± 9 to 28 ± 4 µl·g body wt 1·24 h 1 in WT mice (P < 0.05), whereas in THP -/- mice this decrease was less pronounced (57 ± 4 to 41 ± 5 µl·g body wt 1·24 h 1; P < 0.05), revealing significant interstrain difference (P < 0.05). We further used RT-PCR, Western blotting, and histochemistry to study renal transporters, channels, and regulatory systems under steady-state conditions. We found that major distal transporters were upregulated in THP -/- mice, whereas juxtaglomerular immunoreactive cyclooxygenase-2 (COX-2) and renin mRNA expression were both decreased in THP -/- compared with WT mice. These observations suggest that THP influences transporters in Henle's loop. The decreased COX-2 and renin levels may be related to an altered tubular salt load at the macula densa, whereas the increased expression of distal transporters may reflect compensatory mechanisms. Our data raise the hypothesis that THP plays an important regulatory role in the kidney.