Kardiovaskuläre Funktion, renaler Phänotyp und Angiotensin II-Metabolismus PRCP-defizienter Mäuse

Abstract

Prolylcarboxypeptidase (PRCP) ist eine Carboxypeptidase und kann durch Abspaltung der C- terminalen Aminosäure den Vasopressor Ang II zu Ang(1-7) metabolisieren. In dieser Arbeit wird in einem Tiermodell der Einfluss von genetischem PRCP-Mangel (prcp gt/gt ) auf den kardiovaskulären und renalen Phänotyp, die Nierenhistologie und den Ang II-Metabolismus untersucht. Diese Experimente wurden in zwei unabhängigen prcp gt/gt -Mauslinien durchgeführt, KST302 (genetischer Background C57BL/6) und GST090 (FVB/N). In der GST090-Linie war der Blutdruck auf 113,7 ± 2,07 vs. WT 105,0 ± 1,23 mmHg erhöht (p < 0,05), begleitend zeigte sich echokardiographisch eine linksventrikuläre Hypertrophie (LVPWd/LVd 0,239 ± 0,0163 vs. WT 0,193 ± 0,0049; p < 0,05). In der KST302-Linie wurden gleichermaßen Hypertonie und linksventrikuläre Hypertrophie beobachtet. In dieser Linie zeigten histologische Analysen der Nieren außerdem eine Vergrößerung der Glomeruli und glomeruläre mesangiale Expansion, allerdings konnten in-vivo keine korrespondierenden Veränderungen der Inulin-Clearance oder der Albuminurie gefunden werden. In der GST090-Linie führt eine chronische Ang II-Infusion zur Aggravation der Hypertonie und LV-Hypertrophie, wobei sich die Unterschiede zwischen prcp gt/gt -Tieren und dem Wildtyp anglichen. Unter Normalbedingungen ohne Ang II-Infusion gab es keine signifikanten Unterschiede der plasmatischen, kardialen oder renalen Konzentration von Ang II und Ang(1-7) zwischen den Gruppen. In vitro-Studien zeigten eine starke pH-Abhängigkeit der PRCP-Aktivität mit Optimum bei pH 5,0. In einem ex vivo-System aus humanem Poolplasma (pH 7,4) konnte per LC-MS/MS kein Abbau von Ang II durch rekombinantes PRCP nachgewiesen werden. In weiteren Experimenten wurde PRCP innerhalb des Nephrons von Wildtyp-Mäusen in α-Schaltzellen lokalisiert. Das saure intraluminale Milieu des Sammelrohrs stellt günstige Reaktions- bedingungen für PRCP dar. Über enzymatischen Abbau des lokalen Ang II im distalen Nephron könnte PRCP möglicherweise Einfluss auf die Natrium-Reabsorption und damit auf den Blutdruck nehmen. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass PRCP-Mangel im Mausmodell zu Hypertonie, kardialer Dysfunktion und histologischen Nierenschäden bei noch erhaltener Nierenfunktion in-vivo führt, ohne dass wir diese Effekte auf Alterationen der plasmatischen, kardialen oder renalen Konzentration von Ang II oder Ang(1-7) zurückführen konnten.

Prolylcarboxypeptidase (PRCP) is a carboxypeptidase capable of degrading the vasopressor Ang II by cleaving the C-terminal amino acid, producing Ang(1-7). This dissertation will, in a murine model, investigate the influence of genetic PRCP deficiency (prcp gt/gt ) on the cardiovascular and renal phenotype as well renal histology and Ang II metabolism. These studies were conducted on two independent lines of prcp gt/gt mice, KST302 (genetic background C57BL/6) and GST090 (FVB/N). In the GST090 line, an increase in blood pressure (prcp gt/gt 113.7 ± 2.07 vs. WT 105.0 ± 1.23 mmHg; p < 0.05) and left ventricular hypertrophy (LVPWd/LVd 0.239 ± 0.0163 vs. WT 0.193 ± 0.0049; p < 0.05) were observed. Similar changes were found in the KST302 line. Furthermore kidney function and histology were examined in the KST302 line. While inulin clearance and albuminuria were not significantly altered in prcp gt/gt animals, histologic studies showed an increase in glomerular size and glomerular mesangial expansion. The chronic infusion of Ang II in the GST090 line, challenging the renin-angiotensin-system, resulted in worsening hypertension and LV hypertrophy. However, the differences between prcp gt/gt and wild type animals decreased. Moreover, under baseline conditions without Ang II challenge, no significant differences were found in the plasmatic, cardiac or renal levels of Ang II or Ang(1-7). In vitro studies demonstrated a strong pH dependency of PRCP enzymatic activity and a preference for acidic conditions (pH 5.0). In an ex vivo setup utilizing pooled human plasma at pH 7.4, recombinant PRCP was not capable of degrading Ang II, as determined by LC- MS/MS. Further work demonstrated that PRCP is expressed in α-intercalated cells of the distal nephron. The acidic intraluminal environment of the collecting duct would be favorable to PRCP’s catalytic activity. PRCP might influence sodium reabsorption and hence blood pressure by means of regulating local Ang II levels in the distal nephron. In summary, we showed that genetic deficiency of PRCP in a murine model leads to hypertension, cardiac dysfunction and renal damage. These effects were not directly attributable to changes in plasma, cardiac or renal concentrations of Ang II or Ang(1-7).