Identifikation embryonaler Regulationsmechanismen der Oligonephronie- Ontogenese des arteriellen Hypertonus und der progressiven Niereninsuffizienz

Abstract

1 Ziel der Arbeit Oligonephronie könnte beim Menschen eine wichtige Ursache für die Entwicklung eines primären Hypertonus im Erwachsenenalter sein. Diese Hypothese wird von einem genetischen Rattenmodell gestützt, der Munich-Wistar- Frömter(MWF) -Ratte, die vor dem Hintergrund eines angeborenen Nephronenmangels einen spontanen Hyptertonus entwickelt. Das Renin- Angiotensin-System (RAS) reguliert sowohl organständig wie auch systemisch durch endokrine, parakrine und intrakrine Wirkungen den Langzeitblutdruck des Säugerorganismus und ist an Wachstums- und Differenzierungsvorgängen der Niere während der embryonalen Nephrogenese beteiligt. Das Osteopontin-CD44-Rezeptor- alpha(v)beta(3)-Integrinrezeptor-System (OPN-CD44-Integrinrezeptor-System) spielt bei Differenzierungsprozessen während der Nephrogenese auch eine Rolle. In dieser Arbeit wird die Hypothese untersucht, ob eine Oligonephronie bereits im ungeborenen Föten nachweisbar ist und ob die Expression einiger Schlüsselkomponenten der Gene des RAS oder des OPN-CD44- Integrinrezeptor- Systems in der MWF-Ratte während der kritischen Phase der embryonalen Entwicklung der Niere anders ist. 2 Methoden Es wurden hypertone MWF- und normotone Wistar-Ratten während der Nephrogenese am Embryonaltag 19 (E19) und dem postpartalen Tag 7 (D7) miteinander verglichen. Quantitative Bestimmungen der mRNA-Expression wurden mit der real-time- Polymerase-Kettenreaktion (RT- PCR) bestimmt. Teilweise erfolgte der Proteinnachweis der PCR-Ergebnisse mittels ELISA. 3 Ergebnisse Im RAS war an E19 bei den MWF-Tieren im Vergleich zu den Wistar-Ratten das Niveau der Expression der renalen mRNA der Angiotensin II-Rezeptoren der Typen 1A (-50%) 87 (P < 0.05) und 1B (-55%) vermindert (P < 0.05) (Abb. 7A, 8A). Demgegenüber war das Expressionsniveau des Angiotensin II-Rezeptors Typ 2 an E19 deutlich erhöht (+508%, P<0,05) (Abb.9A). An D7 war in MWF gegenüber Wistar das Niveau der Expression der renalen mRNA des Angiotensin II-Rezeptors Typ 1a (-42%, P<0,05) erniedrigt (Abb. 7B). Im OPN-CD44-Integrinrezeptor-System waren an E19 bei den MWF-Tieren im Vergleich zu den Wistar-Tieren das Niveau der Expression der renalen mRNA des Osteopontins (-75%, P<0,05) und die Proteinexpression des Osteopontins (-44%, P<0,05) verringert (Abb. 12A, 13A) sowie das Niveau der Expression der renalen mRNA des Rezeptors CD44 (+270%, P<0,05) erhöht (Abb. 14A). An D7 war in MWF gegenüber Wistar das Niveau der Expression der renalen Proteinexpression Osteopontins (+107%, P<0,05) (Abb. 13B) und das Niveau der Expression der renalen mRNA des CD44-Rezeptors (+127%, P<0,05) (Abb. 14B) erhöht. An D100 waren der systolische Blutdruck, die Urin-Albumin-Ausscheidung und die mittlere glomeruläre Fläche im Vergleich zu Wistar erhöht (jeweils P < 0.05), (Tabelle 6). 4 Schlussfolgerung Die mRNA-Expression einiger Komponenten des organständigen RAS sowie des OPNCD44- Integrinrezeptor-Systems könnten sowohl embryonal als auch postpartal für die Anlage der Oligonephronie während der Nephrogenese verantwortlich sein. Zur genaueren Erkenntnis bezüglich der Rollen der diskutierten Systeme müssten Versuche mittels selektiver Blockade, z.B. der AngII-Rezeptoren, Osteopontins und des CD44- Rezeptors, folgen.

Low nephron number may represent a major determinant of human primary hypertension in adult life. This hypothesis is supported by a genetic rat model, namely the Munich–Wistar–Fro¨ mter (MWF) rat, which demonstrates an inherited deficit in nephron number and the development of spontaneous hypertension. Renin-Angiotensin-System (RAS) and the osteopontin-cd44 -integrin-system are required for normal growth and nephron development. We tested the hypothesis that low nephron number is already present during fetal development, and the expression pattern of important molecules of the ras and the opn-cd44-integrin-receptor-system is altered in MWF rat during the critical period of kidney development. Methods We compared MWF and normal Wistar rats during nephrogenesis at day 19 of fetal development (E19) and postnatal day 7 (D7). Quantitative messenger RNA and protein expression was determined by real-time polymerase chain reaction and enzyme-linked immunosorbent assay. Results In the ras at E19 in MWF-rats compared to Wistar rats expression of renal mRNA of Angiotensin II-receptores type 1A (-50%)(P < 0.05) and 1B (-55%) was decreased (P < 0.05) (Abb. 7A, 8A). Expression of mRNA of the Angiotensin II-rezeptor type 2 at E19 was increased (+508%,P<0,05) (Abb.9A). At D7 expression of Angiotensin II-receptor type 1a (-42%, P<0,05) was decreased. (Abb.7B). In the opn-cd44-integrin-receptor-system at E19 in the MWF-rats compared to Wistar-rats epression of renal mRNA of osteopontin (-75%, P<0,05) and protein-expression of osteopontin (-44%, P<0,05) were decreased (Abb. 12A, 13A). Expression of the renal mRNA of cd44 (+270%, P<0,05) was increased(Abb. 14A). At D7 in MWF compared to Wistar expression of renal protein-expression of opn (+107%, P<0,05) (Abb. 13B) and expression of renal mRNA of cd44 (127%, P<0,05) (Abb. 14B) were increased. At D100 systolic blood pressure, urine-Albumin-excretion and mean glomerular volume were increased in MWF compared to Wistar (P < 0.05), (Tabelle 6). 4 conclusion mRNA-expression of some components of the ras and the opn-cd44-integrin- receptor-system could be responsable for the development of oligonephronia during embryonal and postpartal nephrogenesis in the rat.