Deutsch
English
Русский
Logo IZKF

IZKF Projekt 141

Projekttitel:

Pathophysiologische Bedeutung depolarisierender Transporter im S3-Segment des proximalen Tubulus für die Nierenschädigung nach Ischämie

Projektleiter:

Prof. Dr. med. Hermann Koepsell

Institut für Anatomie und Zellbiologie

Dr. med. Reinhard Schneider

Medizinische Klinik und Poliklinik I/Nephrologie

Laufzeit:

01.01.2010 – 31.01.2013

Abstract:

Der organische Kationentransporter OCT2 vermittelt die elektrogene Sekretion endogener Kationen und kationischer Medikamente in der Niere. Er befindet sich hauptsächlich im S3-Segment des proximalen Tubulus und ist dort in den basolateralen Membranen lokalisiert. Kürzlich wurde von H. Koepsell gezeigt, dass der durch OCT2 vermittelte Transport von Kationen in Zellen mit niedrigem Membranpotenzial zu einer dramatischen weiteren Depolarisierung führt. Der renale Na+-D-Glukose-Cotransporter SGLT1 befindet sich ebenfalls im S3-Segment proximaler Nierentubuli, ist dort aber in der luminalen Membran lokalisiert. SGLT1 resorbiert die im S3-Segment noch vorhandene Glukose aus dem Primärharn ins Blut zurück. Da der SGLT1 dabei ein Molekül D-Glukose zusammen mit zwei Natriumionen transportiert, wird beim Glukosetransport viel Energie verbraucht und die Tubuluszellen werden stark depolarisiert. Somit beeinflussen Regulationen von OCT2 und SGLT1 während des ischämischen akuten Nierenversagens (iANV) sowohl den Energieverbrauch als auch das Membranpotenzial im vulnerablen S3-Segment des proximalen Tubulus. Zusätzlich verändern Expressionsänderungen von OCT2 die renale Elimination von zahlreichen Medikamenten und haben damit Einfluss auf deren Wirksamkeit, wie auch auf deren Toxizität. Aus diesem Grund ist das Verständnis der beim iANV auftretenden Regulationen von OCT2 und SGLT1 von großer klinischer Bedeutung.

In der Arbeitsgruppe von H. Koepsell wurde das intrazelluläre Regulationsprotein RS1 (Genprodukt von RS1A1) kloniert und charakterisiert. Es wurde gefunden, dass RS1 die Expression von OCT2 und SGLT1 transkriptional und posttranskriptional hemmt. Die posttranskriptionale Hemmung findet am trans-Golgi-Netzwerk statt. Interessanterweise bindet das bei renaler Ischämie hochregulierte Protein IRIP an RS1 und ist Teil des gleichen posttranskriptionalen Regulationsmechanismus. Die posttranskriptionale Hemmung von OCT2 und SGLT1 kann durch ein aus RS1 isoliertes Tripeptid ausgelöst werden.

Bei Vorarbeiten zum beantragten Forschungsvorhaben zeigten die Antragsteller im iANV-Modell bei Ratten und Mäusen, dass die Proteinmengen von OCT2 und SGLT1 zu Beginn des iANV posttranskriptional hochreguliert werden. Nach mehreren Tagen werden die Transporter dagegen transkriptional herunterreguliert. Erste Versuche deuten darauf hin, dass die regulatorischen Hemmproteine RS1 und IRIP gegenläufig zu den Transportern reguliert werden.

Bei dem beantragten Forschungsvorhaben soll die Rolle der Transporter OCT2 und SGLT1 beim iANV untersucht werden. Außerdem sollen die Mechanismen für die frühe Hochregulation und späte Herunterregulation dieser Transporter aufgeklärt werden. Zu diesem Zweck soll die Expression von OCT2 und SGLT1 nach renaler Ischämie auf Protein- und mRNA-Ebene bei Wildtyp Mäusen und bei RS1-null Mäusen untersucht werden. Die beim iANV auftretenden Schädigungen im S3-Segment des proximalen Tubulus sollen bei OCT2-null Mäusen, bei SGLT1-null Mäusen und bei RS1-null Mäusen durch morphologische Untersuchungen und funktionelle Messungen analysiert werden. Die SGLT1-null Mäuse und die RS1-null Mäuse wurden von H. Koepsell in Würzburg erzeugt, die OCT2-null Mäuse sind kommerziell erhältlich. Aufgrund der erhaltenen Ergebnisse sollen protektive Inter-ventionsstrategien beim iANV entwickelt werden.