Die Rolle der Proteinendozytose bei der Pathogenese der tubulointerstitiellen Nierenerkrankung in der Megalin-teildefizienten Maus

Abstract

Die Rolle der Proteinendozytose bei der Pathogenese der tubulointerstitiellen Nierenerkrankung in der Megalin-teildefizienten Maus Hintergrund: Der Proteinüberladung der Zellen des proximalen Tubulus (PT) infolge der Proteinurie wird eine zentrale Rolle bei der Entstehung der tubulointerstitiellen Nierenerkrankung zugesprochen. Diese Hypothese sollte an dem Modell einer rasch progredienten Glomerulonephritis (RPGN) bei Mäusen mit nierenspezifischer Teildefizienz für den Endozytoserezeptor Megalin untersucht werden. Methoden: Bei Mäusen mit nierenspezifischer Megalin-Teildefizienz und einer Kontrollgruppe von Mäusen mit normaler Megalin-Expression wurde durch Injektion eines anti-Maus GBM-Serums eine RPGN induziert. Die Nieren wurden anschließend histopathologisch mittels Licht- und Elektronenmikroskop analysiert. Die Expression von intrazellulärem Adhäsionsmolekül-1 (ICAM-1), vaskulärem Adhäsionsmolekül-1 (VCAM-1), transformierendem Wachstumsfaktor-ß (TGF-ß), Endothelin-1 (ET-1), Hitzeschockprotein 25 (HSP25), Osteopontin (OP), Kollagen I und CD68 sowie die Auswirkungen auf Zellproliferation und Apoptose wurden immunhistochemisch und durch In situ-Hybridisierung untersucht. Resultate: Die Megalin-teildefizienten Mäuse wiesen eine mosaikartige Megalin- Restexpression in 31.25 +/- 5.47% der PT auf. Die Aufnahme von Proteinen war ausschließlich in Megalin-positiven PT nachweisbar. Die Ausschaltung der Proteinendozytose in den Megalin-defizienten PT wirkte sich nicht protektiv auf die Entstehung der tubulointerstitiellen Fibrose aus. Die Proteinüberladung der Megalin-positiven PT hatte eine signifikant erhöhte Expression von ICAM-1, VCAM-1, TGF-ß und ET-1 sowie einer erhöhten Zellproliferationsrate zur Folge, führte aber nicht zu einer tubulointerstitiellen Fibrose oder der Einwanderung von Makrophagen. In den Megalin-defizienten PT zeigte sich infolge der RPGN eine erhöhte Ausschüttung der zellulären Stressproteine HSP25 und OP sowie eine erhöhte Apoptoserate. Schlussfolgerung: Die Proteinüberladung der Megalin-positiven PT führte zu einer vermehrten Freisetzung potentiell schädigender Mediatoren, spielte aber keine entscheidende Rolle für die Entwicklung der tubulointerstitiellen Nierenerkrankung im Rahmen der untersuchten RPGN.

Impact of Proximal Tubular Protein Uptake on the Progression of Tubulointerstitial Disease in Megalin-Deficient Mice Background: Protein overload in proximal tubular cells (PTC) consequent to proteinuria is considered to be a major cause in the progression of tubulointerstitial disease in glomerulonephritis. This hypothesis was tested in a model of rapidly progressive glomerulonephritis (RPGN) in transgenic mice with kidney specific deficiency of the endocytic receptor megalin. Methods: RPGN was induced by application of an anti–glomerular basement membrane serum in 8 mice with kidney specific megalin-deficency compared to littermates with normal megalin expression. Histomorphological changes were evaluated by light- and electron microscopy. Expression of intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), vascular cellular adhesion molecule (VCAM-1), transforming growth factor-ß (TGF-ß), endothelin-1 (ET-1), heat shock protein 25 (HSP25), osteopontin (OP), collagen I and CD68 as well as marker of cell proliferation and apoptosis were evaluated by immunohistochemistry and in-situ hybridisation. Results: Megalin- deficient mice showed a mosaic remnant expression pattern of megalin in 31.25 +/- 5.47% of PTC. Protein uptake was exclusively evident in megalin-positive PTC. Abolishment of protein uptake in megalin-deficient PTC did not protect against the development of tubulointerstitial damage in this model. Protein endocytosis in megalin-positive PTC led to a significant upregulation of ICAM-1, VCAM-1, TGF-ß and ET-1 and intensified cell proliferation but did not cause fibrosis or invasion of macrophages in the tubulointerstitium. Megalin- deficient cells showed an increased release of the cellular stress proteins HSP25 and OP as well as enhanced apoptosis as a result of RPGN. Conclusions: Excessive protein uptake in megalin-positive PTC led to an increased liberation of potentially harmful mediators but did not play a pivotal pathogenic role in the development of tubulointerstitial disease in this model of a RPGN.