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Expression und zelluläre Lokalisation von Guanylin, Uroguanylin und Proteinen der Signaltransduktionskette in der Niere der Ratte
Guanylin und Uroguanylin sind Peptidhormone, die an der Regulation der Elektrolyt- und Wassersekretion in vielen Organen beteiligt sind. Sie sind endogene Liganden der Guanylat Cyclase Typ C (GC-C). GC-C kommt hoch exprimiert im Intestinaltrakt vor und ist durch das von enterotoxischen E.coli st...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2006
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Guanylin und Uroguanylin sind Peptidhormone, die an der Regulation der
Elektrolyt- und Wassersekretion in vielen Organen beteiligt sind. Sie sind
endogene Liganden der Guanylat Cyclase Typ C (GC-C). GC-C kommt hoch
exprimiert im Intestinaltrakt vor und ist durch das von enterotoxischen E.coli
stammende Toxin STa an der Entstehung schwerwiegender sekretorischer
Diarrhoen beteiligt. Die Aktivierung von GC-C bewirkt einen intrazellulären
Anstieg von cGMP, wodurch die Proteinkinase cGKII aktiviert wird. Diese
induziert durch Phosphorylierung die Öffnung von CFTR-Chloridkanälen.
Hierdurch erfolgt der Ausstrom von Chloridionen in das Lumen des Darmes. Der
nachgeschaltete Antiporter AE2 transportiert nun Chloridionen im Austausch
gegen Bikarbonat wieder nach intrazellulär, was zu einer Alkalisierung des
luminalen Sekrets im Intestinaltrakt führt. Die Existenz dieses zuerst im
Intestinaltrakt entdeckten Peptids und seines Wirkmechanismus war Anlass zu
weiteren Untersuchungen zur Regulation des Elektrolyt- und Wasserhaushaltes in
anderen Organen. Diesbezüglich stellt die Niere dabei das zentrale
Regulationsorgan im Organismus dar und rückt deshalb in das Zentrum unserer
Betrachtung, zumal der für Guanylin und Uroguanylin spezifische Rezeptor hier
unlängst detektiert wurde. Wie Guanylin und Uroguanylin an den renalen
Rezeptor gelangen, war bislang jedoch unklar. Da jedoch bislang als Hauptort der
Guanylin/Uroguanylin-Synthese und –Sekretion der Darm galt, wurde eine
entero-renale Achse vermutet. Guanylin und Uroguanylin sollten über das Blut in
die Niere gelangen, um dort eine Saliurese zu bewirken. Hinweise für diese
Hypothese waren der Nachweis von Guanylin im Blut, Uroguanylin im Urin,
sowie ein Anstieg der Saliurese nach intravenöser Injektion der beiden Peptide.
Die hier vorliegende Arbeit hatte den Nachweis zum Ziel, dass die Niere die
untersuchten Peptide/Proteine selbst exprimiert und synthetisiert. Ein weiteres
Ziel galt der Zell- und Membrandomänen-spezifischen Lokalisation von
Guanylin, Uroguanylin und aller Proteinmodule der Signalkaskade. Durch die
Nachweise sollte gezeigt werden, welche Zellen im Nierenparenchym die
peptidergen Liganden enthalten und welche Zellen als Träger des Rezeptors und
der dazugehörigen Signalproteine als Zielzellen fungieren. Von besonderem
Interesse war die Zuordnung des Rezeptors zu definierten Membrandomänen
(apikal versus basolateral) der jeweiligen Zellen. Aufgrund der Ergebnisse sollten dann mögliche interzelluläre Wirkwege von Guanylin und Uroguanylin innerhalb des Nierenparenchyms definiert werden. Mit der RT-PCR gelang es in der
vorliegenden Arbeit, die Expression nicht nur von Guanylin und Uroguanylin,
sondern auch von allen Signalproteinen nachzuweisen, die für die
Wirkungsentfaltung von Guanylin und Uroguanylin unabdingbar sind. Der
Nachweis der Expression der untersuchten Peptide/Proteine gelang in allen
untersuchten Abschnitten der Niere. Das Vorkommen der Proteine auf der Ebene
der Translation konnte durch immunchemische Untersuchungen mittels Western
blotting dokumentiert werden. Unter Verwendung Protein- und Regionenspezifischer
Antikörper wurden alle Proteine in Proteinhomogenaten aus Nierengewebe der Ratte nachgewiesen. Die immunhistochemischen Untersuchungen untermauerten die erhobenen Befunde.
Guanylin und Uroguanylin, sowie alle Proteine der Signalkaskade, konnten in distinkten Abschnitten des Tubulussystems lokalisiert werden. Die stärksten
Immunreaktionen waren im Bereich der Innenzone des äußeren Nierenmarks und
im Bereich des renalen Cortex zu sehen. Aus diesen Ergebnissen lässt sich
schlussfolgern, dass Guanylin und Uroguanylin in den beschriebenen renalen
Epithelzellen synthetisiert und luminal sezerniert werden. Dieser Sekretionsweg
und ein möglicher parakriner Wirkmechanismus in den Tubuli ist durchaus
plausibel, da der Rezeptor und alle relevanten Proteine in den Tubuli adluminal
lokalisiert sind. In diesem Zusammenhang ist auch die Isolierung von
Uroguanylin aus dem Harn zu sehen. In Anlehnung an die bisher beschriebenen
Funktionen ist anzunehmen, dass Guanylin und Uroguanylin über die Aktivierung
des Rezeptors GC-C, cGKII, CFTR und AE2 die Sekretion von Elektrolyten (Cl-,
HCO3-) und Wasser im Tubulussystem der Niere regulieren. Aufgrund der hier
erbrachten Nachweise ist hinsichtlich der in der Literatur postulierten enterorenalen Achse somit zusammenfassend festzuhalten, dass die Niere selbst sowohl die peptidergen Liganden Guanylin und Uroguanylin, als auch die in die
Guanylin/Uroguanylin-Wirkung involvierten Proteine exprimiert. Dies spricht für
eine spezifische organeigene Funktion. Die Bedeutung einer funktionellen
Steuerung der Niere durch den Darm im Sinne des Postulats ist somit zu
relativieren. Die physiologische und pathophysiologische Relevanz der Peptide
Guanylin und Uroguanylin in der Niere und der Proteine ihrer Signalkaskade
bedarf weiterer Klärung in zukünftigen Untersuchungen. |
|---|---|
| Umfang: | 1 Seiten |
| DOI: | 10.17192/z2006.0859 |