Schmitt, Roland: Die Expression von Natrium-Transportproteinen im distalen Rattennephron während der Ontogenese

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Kapitel 2. Zielsetzung der Arbeit

Während die Lokalisation der distaltubulären Na+-Transporter entlang des adulten Rattennephrons in den letzten Jahren immer präziser definiert wurde, blieb die Frage über die Expression und Lokalisation der Transportproteine während der Ontogenese lange Zeit unbeantwortet. Es war das Ziel der vorliegenden Arbeit, diese Frage mit Mitteln der hochauflösenden Immunhistochemie und der mRNA-In situ-Hybridisierung zu beantworten. Analog zum bereits etablierten adulten Expressionsmuster sollte ein entsprechendes Expressionsmuster für das sich entwickelnde Nephron erarbeitet werden. Eine detaillierte topographische Definition eines solchen Expressionsmusters für die Ontogense, und damit ein essentieller Aspekt hinsichtlich funktioneller Vorgänge und Störungen der renalen Na+-Reabsorption, fehlte bislang völlig. Dabei ist die ontogenetische Expression von tubulären Na+-Transportproteinen nicht nur im Hinblick auf gut charakterisierte, aber relativ seltene, Krankheiten wie dem Bartter-, dem Gitelman-, oder dem Liddle Syndrom relevant, sondern bildet eine essentielle Basis für die Erforschung von vielfältigen nierenabhängigen Defekten und Normvarianten in der Volumenhomöostase, die während der Ontogense ihren Anfang nehmen können. Das besondere Interesse dieser Arbeit sollte daher auch nicht nur dem initialen Auftreten der Proteine im sich entwickelnden Tubulus zukommen, sondern vor allem auch den topographischen Veränderungen der Transporterexpression im Laufe der Nephronreifung.

Eine weitere Frage, die in dieser Arbeit untersucht werden sollte, bezog sich auf die präzise Lokalisation, bzw. das zeitliche Auftreten von 11HSD in der unreifen Niere. Die Befunde sollten hinsichtlich der funktionellen Korrelation zwischen 11HSD und dem mineralokortikoidabhängigen Na+-Kanal, rENaC, analysiert werden.

Neben der im adulten System gut charakterisierten Rolle von 11HSD als Regulator mineralokortikoid- spezifischer Effekte, wurde eine darüberhinausgehende, spezifische Wirkung von 11HSD als wachstumsmodifizierendem Enzym während der Ontogenese diskutiert [Brown et al. 1996, Stewart et al. 1994, Moisan et al. 1992]. In diesem Kontext sollte die Erarbeitung eines Expressionsmusters für 11HSD während der Ontogenese Aufschluß über die potentielle Bedeutung dieses Enzyms in der renalen Entwicklung geben.


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Zur genaueren Abgrenzung der distaltubulären Segmente wurde neben den beschriebenen Na+-Transportern auch die Expression des Na+/ Ca++-Austauschers (NaCa) untersucht. Dieser Transporter ist im adulten Nephron spezifisch am basolateralen Zellpol von CNT-Zellen lokalisiert, wo er Ca++ im Austausch gegen Na+ in einer Stöchiometrie von 2:3 sekundär aktiv zur Blutseite hin aus der Tubuluszelle befördert [Bostanjoglo et al. 1998, Reilly et al. 1993]. In der vorliegenden Studie sollte der Austauscher als Marker von sich differenzierenden CNT-Zellen dienen und somit zur Erkennung der tubulären Subsegmentation beitragen. Außerdem sollte die ontogenetische Reifung des DT in den Kontext der gesamttubulären Nephrogenese eingeordnet werden. Aus diesem Grund wurde die Reifung des PT anhand der Expression des Na+-Phosphat Kotransporters Typ 2 (NaPi2) vergleichend untersucht. NaPi2 stellt einen typischen Transporter des PT dar, wo er jeweils ein Phosphation zusammen mit zwei Ionen Na+ reabsorbiert. Im adulten Nephron ist NaPi2 in hoher Intensität entlang des gesamten PT exprimiert und reabsorbiert das glomerulär filtrierte Phosphat beinahe vollständig [Custer 1994].

Ein weiteres Ziel der Arbeit war es, Einsicht in die Relation zwischen morphologischer und funktioneller Nephronentwicklung zu erlangen. Da sich die meisten ontogenetischen Arbeiten über die Niere bisher entweder auschließlich mit der Nephronmorphologie oder der Nephronfunktion beschäftigt haben, ist über den Zusammenhang dieser beiden Aspekte sehr wenig bekannt. In der vorliegenden Arbeit sollten daher, nach dem Zuordnen der initialen Proteinexpression zu definierten nephrogenetischen Stadien, analoge Entwicklungsstadien auf ultrastrukturell-morphologischer Ebene vergleichend analysiert werden. Durch lichtmikroskopische Studien an Semidünnschnitten und mit Hilfe elektronenmikroskopischer Untersuchungen sollte auf diese Weise der strukturelle Reifegrad jener Nephrone, die eine initiale Expression von Transportprotein zeigten, definiert werden. Durch diesen Ansatz sollten tiefgehendere Erkenntnisse zur Korrelation von Struktur und Funktion der Tubuluszelle während der Entwicklung gewonnen werden, um die morphologische Ausdifferenzierung des Nierenepithels in einen physiologsch-funktionellen Zusammenhang stellen zu können.


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Mon Feb 19 17:53:03 2001