Histomorphologische und molekulargenetische Untersuchungen zur Pathogenese der Nephropathie bei salzsensitiver spontaner Hypertonie im Rattenmodell

Abstract

Die Nephropathie stellt einen wichtigen Risikofaktor für die hypertonieassoziierte Morbidität und Mortalität dar. Aufgrund der zunehmenden Lebenserwartung in den Industrienationen wird die Bedeutung dieser Erkrankung weiter zunehmen. In der vorliegenden Arbeit wurden anhand eines SHRSP-/F344-Rattenstammes die histomorphologischen und molekulargenetischen Ursachen der Nephropathie bei der salzsensitiven Hypertonie erforscht. Als erster Schritt wurde eine phänotypische Analyse der Parentaltierstämme SHRSP und F344 durchgeführt, wobei die Ausprägung der Phänotypen mit der bisherigen Literatur übereinstimmte. Die F344-Ratte hatte unter einer Hochsalzdiät mit 4 % NaCl weder pathologische Werte bei der Albuminurie als Ausdruck einer möglichen Nierenschädigung, noch hatte sie signifikant erhöhte systolische Blutdruckwerte. Die SHRSP-Ratte zeigte hingegen schon unter der Niedrigsalzdiät um circa 39 mmHg höhere Blutdruckwerte im Vergleich zu F344, während dieser Unterschied unter der Hochsalzdiät auf bis 129 mmHg anstieg. Unter Hochsalzdiät entwickelten SHRSP-Ratten eine starke Albuminurie bis zu etwa 120 mg/24h, während die Albuminurie bei F344 sehr gering war (< 1 mg/24h). Diese Ergebnisse der Parentaltiere zeigen zum einem das unterschiedliche Blutdruckniveau der beiden Rattenstämme, zum anderen wird dadurch die unterschiedliche Salzsensitivität deutlich. Als zweiter Schritt wurde eine Phänotypisierung der F2-Kreuzungspopulation aus SHRSP-Ratten x F344-Ratten durchgeführt. Hierbei zeigte sich jedoch, dass der Blutdruck kaum mit der Albuminausscheidung im Urin korreliert und der Blutdruck lediglich einen Anteil von 2,9 % der Gesamtvarianz der Albuminurie erklärte. Das Gleiche gilt für die Proteinurie, bei der der Blutdruck 2,6 % an der Gesamtvarianz der Proteinexkretion um Urin beeinflusste. Die vorliegende Arbeit konnte in der F2-Kreuzungspopulation dagegen keine Korrelation zwischen den strukturellen Nierenschäden (Glomerulosklerose und interstitielle Fibrose der Niere) und der Hypertonie aufzeigen. Als letzter Schritt wurde eine genomweite Kopplungsanalyse der 232 männlichen F2-Tiere durchgeführt. Hierbei konnten insgesamt vier QTL detektiert werden. Der Hauptbefund lag auf Rattenchromosom 4 (RNO 4) mit einem hochsignifikanten QTL bei Marker D4Rat94 für den systolischen Blutdruck. Der maximale LOD-Score lag an dieser Stelle bei 6,3. Dieser QTL beeinflusst circa 12 % der Gesamtvarianz des systolischen Blutdruckes in dieser untersuchten F2-Kreuzungspopulation. Ein zweiter QTL für den systolischen Blutdruck lag auf Chromosom 3 bei Marker D3Rat45, wobei es sich hierbei um eine wahrscheinlich signifikante Kopplung mit einem LOD-Score von 3,2 handelt. Der zweithöchste LOD-Score für einen QTL lag mit 4,6 auf Chromosom 6 am Marker D6Rat146 für die Proteinurie. 9 % der Gesamtvarianz der Proteinexkretion im Urin werden in dieser Population durch den genannten QTL beeinflusst. Für die Albuminurie konnte ein QTL auf RNO 1 am Marker D1Rat287 mit einer wahrscheinlich signifikanten Kopplung mit einem LOD-Score von 4,2 gefunden werden. In der bisherigen Literatur wurde bisher ein einziges Mal ein blutdruckunabhängiger QTL auf Chromosom 6 für die Proteinurie beschrieben, ebenso finden sich für die Albuminurie bisher wenige Veröffentlichungen zu blutdruckunabhängigen QTL auf Chromosom 1. Die in der vorliegenden Arbeit erhobenen Befunde können damit die Grundlage für weitere Forschungsarbeiten über die Nephropathie bei der salzsensitiven Hypertonie bilden. Die klinische Bedeutung dieser Studie liegt darin, dass sie zu verbesserten diagnostischen und therapeutischen Möglichkeiten der Nephropathie beiträgt. Dies würde auf längere Sicht zu einer Steigerung der Lebensqualität der immer älter werdenden Bevölkerung und zusätzlich zu einer erheblichen Kostenersparnis im Gesundheitssystem führen.

The nephropathy represents an important risk factor for the hypertension associated morbidity and mortality. Because of the increasing expectation of life in the industrial nation, the importance of this disease will grow. In the present dissertation the histomorphological and moleculargenetic causes of nephropathy by salt-sensitive hypertension have been examined on the basis of a SHRSP/F344 rat strain. As a first step, a phenotypically analysis of the parental animalstrain SHRSP and F344 has been carried out, in which the characteristic of this phenotypes proved to match with the current literature. The F344-rat under a high-salt diet with 4 % NaCl neither showed pathological data by the albuminuria as an expression of possible kidney damage nor had significant higher systolic blood pressure data. The SHRSP-rat in contrast showed already under the normal-salt diet about approximately 39 mmHg higher blood pressure data in comparison to F344, whereas this difference under a high-salt diet increased to 129 mmHg. Under high-salt diet SHRSP-rats developed a strong albuminuria up to about 120 mg/24h, whereas the albuminuria in F344 was very low (< 1 mg/24h). These results of the parental animals show on the one hand the different blood pressure level of the both rat strains, on the other hand the different salt sensitivity becomes apparent. As a second step a phenotyping of the F2-crossing population of SHRSP-rats x F344-rats has been carried out. In this context was shown, however, that the blood pressure hardly correlated with the albumin excretion in urine, and the blood pressure simply illuminated a ratio of 2,9 % of the common variance from the albuminuria. The same goes for the proteinuria, in which the blood pressure has an effect 2,6 % of the common variance ot the protein excretion in urine. In this dissertation, in contrast, there could not be shown a correlation between the structural kidney damage (glomerulosclerosis and interstitial fibrosis of the kidney) and blood pressure. As a last step a genome-wide linkage analysis of the 232 male F2-animals has been carried out. Here altogether four QTL have been detected. The main findings were on rat chromosome 4 (RNO 4) with a high significantly QTL at the marker D4Rat94 for the systolic blood pressure. The maximal LOD-score was on this location by 6,3. This QTL influenced approximately 12 % of the common variance of the systolic blood pressure in this examined F2-crossing population. A second QTL for the systolic blood pressure was on chromosome 3 at the marker D3Rat45, although these is probably a significant linkage with a LOD-score of 3,2. The second highest LOD-score for a QTL was 4,6 on chromosome 6 at the marker D6Rat146 for the proteinuria. 9 % of the common variance of the protein excretion in urine is affected in this population by the named QTL. For the albuminuria a QTL at the marker D1Rat287 with a probably significant linkage with a LOD-score of 4,2 was found. In current literature only once a blood pressure dependent QTL on chromosome 6 for the proteinuria has been described. For the albuminuria there exist until now as well few publications concerning blood pressure dependent QTL on chromosome 1. The results of this dissertation so can be the basis for further research projects about the nephropathy by salt-sensitive hypertension. The clinical relevance of this study lies in enhanced diagnostic and therapeutic options of the nephropathy. On a long-term basis, the result could be an increase in the quality of life of the ageing population, and additionally, considerable cost savings in the health care system could be achieved.