Aminopeptidase A(APA) is an important Renin-Angiotensin-System(RAS) enzyme which is predominantly expressed in the glomerulus by podocytes and degrades both Angiotensin (Ang) I and AngII. Our objective was to determine the effect of APA deficiency on the kidney including functional as well as morphological alterations and examine whether APA-/- mice are more susceptible to glomerular injury. We used a mouse model of APA deficiency on Balb/c genetic background. In kidneys harvested from APA-/- mice, AngII and AngI levels were measured by EIA. The activities and mRNA levels of ACE and several AngII degrading enzymes were determined as were ACE protein levels. APA-/- kidneys were examined by light microscopy(LM), electron microscopy(EM), immunohistochemistry and immunofluorescence. We measured blood pressure using a tail-cuff system. Albumin creatinine ratios were determined in APA-/- mice infused with AngII by osmotic mini-pumps and after 12 weeks of STZ-induced diabetes in APA-/- and WT. APA-/- mice showed mild glomerular mesangial expansion and increased blood pressure without significant albuminuria. By EM, APA-/- exhibited a mild increase of the mesangial matrix and moderate thickening of the glomerular basement membrane(GBM) with a striking appearance of knob-like structures. The knob-like structures were observed in male and female mice and persisted after treatment with Telmisartan. APA-/- mice showed increased albuminuria after 1 week of AngII infusion. After 12 weeks of STZ induced diabetes albuminuria was significantly increased in diabetic APA-/- as compared to diabetic WT. Surprisingly, AngII levels in APA-/- kidneys, were not different compared to WT and the activities of other AngII degrading enzymes were downregulated rather than upregulated. However, kidney lysates from APA-/- mice showed a profound decrease in ACE activity, mRNA and protein levels. Deficiency of APA results in glomerular morphological alterations in the mesangial stalk and the GBM. The downregulation of ACE likely counterbalances the impaired AngII degradation due to APA deficiency. Our findings support a role of APA in maintenance of glomerular structure and intrarenal Ang peptide homeostasis.
Aminopeptidase A(APA) ist ein wichtiges Enzym des Renin-Angiotensin-Systems(RAS), welches vorwiegend im Glomerulus von Podozyten exprimiert wird und sowohl Angiotensin (Ang) I als auch AngII abbaut. Unser Ziel war es, die Auswirkungen eines APA-Mangels auf die Niere zu untersuchen, einschließlich funktioneller und morphologischer Veränderungen, und zu ermitteln ob APA-/- Mäuse anfälliger für glomeruläre Schädigungen sind. Wir verwendeten ein Balb/c Mausmodell mit totalem APA-Mangel. In Nieren von APA-/- und WT, wurden die AngII- und AngI-Spiegel mittels EIA gemessen. Die Aktivitäten und mRNA-Spiegel von ACE und verschiedenen AngII-abbauenden Enzymen wurden ebenso bestimmt wie die ACE-Proteinspiegel. APA-/- Nieren wurden mittels Lichtmikroskopie(LM), Elektronenmikroskopie(EM), Immunhistochemie und Immunfluoreszenz untersucht. Der Blutdruck wurde mit einem Tail-Cuff-System gemessen. Der Albumin-Kreatinin-Quotient wurde in APA-/- Mäusen, die mit AngII über osmotische Minipumpen behandelt wurden, und nach 12 Wochen STZ-induziertem Diabetes in APA-/- und WT, bestimmt. APA-/- Mäuse zeigten eine milde glomeruläre mesangiale Expansion und einen erhöhten Blutdruck ohne signifikante Albuminurie. In der EM zeigten APA-/- eine milde Vergrößerung der mesangialen Matrix und eine moderate Verdickung der glomerulären Basalmembran(GBM) mit einem auffälligen Erscheinungsbild knotiger Strukturen. Die knotigen Strukturen wurden bei männlichen und weiblichen Mäusen beobachtet und blieben nach der Behandlung mit Telmisartan bestehen. APA-/- Mäuse zeigten eine erhöhte Albuminurie nach 1 Woche AngII-Infusion. Nach 12 Wochen STZ-induziertem Diabetes war die Albuminurie in diabetischen APA-/- im Vergleich zu diabetischen WT Mäusen signifikant erhöht. Überraschenderweise unterschieden sich die AngII-Spiegel in APA-/- Nieren nicht von denen des WT und die Aktivitäten anderer AngII-abbauender Enzyme waren herunter- statt kompensatorisch hochreguliert. Allerdings zeigten Nierenlysate von APA-/- Mäusen eine starke Reduktion der ACE-Aktivität, der mRNA und der Proteinkonzentrationen. Ein Mangel an APA führt zu glomerulären morphologischen Veränderungen im Mesangium und der GBM. Die Reduktion von ACE gleicht wahrscheinlich den beeinträchtigten AngII-Abbau aufgrund des APA-Mangels aus. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit von APA bei der Aufrechterhaltung der glomerulären Intaktheit und des intrarenalen Gleichgewichts der Angiotensine.
