(Pro)reninrezeptor: eine neue Komponente des Renin-Angiotensin-Systems

Abstract

Der erst kürzlich beschriebene (P)RR ist ein neuer Transmembranrezeptor, der sowohl Renin als auch Prorenin bindet. Die Bindung steigert die katalytische Aktivität von Renin um das Vier- bis Fünffache, aktiviert Prorenin nichtproteolytisch und vermittelt intrazellulär die Aktivierung der MAP-Kinase ERK1/2. In dieser Doktorarbeit wird die (Pro)renin-induzierte Aktivierung der intrazellulären Signalkaskade über den (P)RR in U937-Zellen und CASMC untersucht. Diese Studie stellt den ersten Beweis zur Verfügung, dass Prorenin neben Renin eine ERK-Signaltransdunktion unabhängig von Angiotensin II induzieren kann. Für die Unabhängigkeit von Angiotensin II sprechen folgende Ergebnisse. Eine über AT1- oder AT2-Rezeptor-vermittelte Signaltransduktion durch Angiotensin II wird durch Vorinkubation der Zellen mit AT1R- und AT2R- Blocker vor der Stimulation mit (Pro)renin ausgeschlossen. Außerdem kann in dieser Arbeit gezeigt werden, dass auch in AT1a-ko-Zellen (Pro)renin eine ERK- Phosphorylierung induzieren. Weiter ist in U937-Zellen der EGF-Rezeptor nicht beteiligt an der (Pro)renin-induzierten ERK-Phosphorylierung. Dies spricht gegen die Beteiligung von Angiotensin II an der (Pro)renin-vermittelten Signaltransduktion, da für eine Angiotensin II-vermittelte ERK- Phosphorylierung die Transaktivierung von EGF-Rezeptor notwendig ist. Die Beteiligung von M6PR an der (Pro)renin-induzierten ERK-Phosphorylierung kann ausgeschlossen werden, da auch deglykosyliertes Renin zu einer ERK- Phosphorylierung führt. Ein MEK-Inhibitor verringert dagegen die (Pro)renin- induzierte ERK-Aktivierung. Aliskiren und HRP haben keinen Einfluß auf die (Pro)renin-induzierten ERK-Phosphorylierungen in U937-Zellen und CASMC. Demzufolge ist Aliskiren kein (P)RR-Blocker. Für HRP kann in Durchflußzytometerversuchen gezeigt werden, dass dieses Peptid an U937-Zellen konzentrationsabhängig und kompetitiv bindet. Die Bindung von HRP erfolgt aber auch an ES-Zellen, die die Transmembrandomäne des (P)RR nicht exprimieren. In den hier gezeigten in vitro Ergebnissen verhält sich HRP nicht wie ein spezifischer (P)RR-Blocker. Die in vivo Ergebnisse des Vergleichs der Wirkungen von HRP und Aliskiren in dTGR zeigen, dass Aliskiren die Mortalität und den Blutdruck senkt und zu einer Verbesserung des Nierenschadens führt. HRP-Behandlung hat keinen Einfluß auf Sterblichkeit, Blutdruck und auf den Nierenschaden der Tiere. Bei der Untersuchung der (P)RR-mRNA-Expression für verschiedene Organe in Tiermodellen mit unterschiedlich aktiviertem RAS fällt auf, dass der (P)RR in Abhängigkeit von der (Pro)reninkonzentration und vom Organsystem unterschiedlich reguliert wird. Im Herzen der TGR(hRen) kann eine Hochregulation des (P)RR und in der Rattenniere von TGR(hRen) und in Glomeruli von dTGR kann eine Herunterregulation des (P)RR im Vergleich zu SD-Ratten gezeigt werden. Daraus kann man ableiten, dass der Mechanismus der Herunterregulation von (P)RR unter Hochreninbedingungen nur in vitro in bestimmten Zelltypen, aber nicht allgemeingültig zu sein scheint.

The recently described (P)RR is a new transmembrane receptor that binds both renin and prorenin. This binding increases the catalytic activity of renin four to five fold, activates prorenin nonproteolytical and induces the activation of MAP-kinase ERK1/2. The (P)RR signalling induced by renin or prorenin has been investigated in this PhD thesis. This study provides the first evidence that prorenin can induce ERK 1/2 signaling independent of angiotensin II. (Pro)renin-induced ERK 1/2 phosphorylation is independent of angiotensin II. Several issues support this conclusion. First, preincubation of the cells with an AT1-blocker and an AT2-blocker before stimulating cells with renin or prorenin excludes angiotensin II induced signalling. Second, (pro)renin-induced ERK 1/2 phosphorylation has also been shown in AT1A-ko- cells. Third, the EGF-receptor is not involved in (pro)renin-induced ERK 1/2 phosphorylation in U937-cells. Altogether, these findings speak against an involvement of angiotensin II in (pro)renin induced signalling, because transactivation of EGF-receptor is necessary for angiotensin II induced ERK 1/2 phosphorylation. The involvement of M6P-receptor in (pro)renin-induced ERK 1/2 phosphorylation can be excluded since degycosylated renin that can not bind to M6P-receptor, but still induces ERK 1/2 phosphorylation. A MEK inhibitor decreases (pro)renin-induced ERK 1/2 phosphorylation. Aliskiren and HRP do not influence (pro)renin-induced ERK 1/2 phosphorylation in U937-cells and in CASMC. Therefore, Aliskiren is not (P)RR blocker. Fluorescence- activated cell sorter analysis in U937-cells shows that HRP can bind in a dose-dependent and competitive manner. However, HRP can also bind to embryonic stem cells with a gene trap for the (P)RR. The presented in vitro results don’t support the notion that HRP acts as a specific (P)RR-blocker. In vivo results of the comparison of the effects of Aliskiren and HRP in dTGR show that Aliskiren decreases mortality and blood pressure and causes an amazing improvement of kidney damage. Treatment with HRP has no effect on mortality, blood pressure and surprisingly on kidney damage of dTGR. The investigation of (P)RR mRNA regulation in different organs of different animal models shows that the regulation is dependent on (pro)renin concentration and on the investigated organ system. For example, high human renin in TGR(hRen) shows a higher cardiac (P)RR expression compared to non-transgenics. A downregulation of (P)RR in comparison to SD rats was observed in rat kidneys of TGR(hRen) as well as in glomeruli of dTGR. Therefore, the presented thesis could not demonstrate a common mechanism of (P)RR regulation under in vivo situation.