| Peters, Harm: Wirkungen der L-Arginingabe bei immun-vermittelter akuter und chronischer Glomerulofibrose |
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Die Glomerulonephritis gehört zu den häufigsten Ursachen des terminalen Nierenversagens. Wie andere chronische Nierenleiden ist die Erkrankung durch einen progressiven Funktionsverlust bis zum vollständigen Organversagen charakterisiert. Morphologisch findet sich eine fortschreitende Nierenfibrose, bzw. Expansion extrazellulärer Matrixproteine. Mit der heute klinisch etablierten Angiotensin II-Blockade und/oder Restriktion der Proteinzufuhr kann die Progression chronischer Nierenerkrankungen nur verlangsamt, nicht jedoch aufgehalten werden.
Die Gabe der NO-Vorstufe L-Arginin hat kürzlich in einer Reihe von hypertensiven Modellen renaler Erkrankungen günstige Wirkungen auf die gestörte Hämodynamik und die pathologische Matrixexpansion gezeigt. L-Arginin ist eine semi-essentielle Aminosäure, deren endogen gebildete Metabolite (NO, Polyamine, L-Prolin, Agmatin) eine wichtige Rolle bei der Blutdruckregulation, Autoimmunität, Proliferation und Matrixexpansion spielen. Ziel dieser Habilitationsarbeit war es, den potentiellen Nutzen der L-Arginingabe in Modellen der immun-vermittelten akuten und chronischen Glomerulonephritis/Glomerulosklerose zu prüfen.
Als Modelle wurden die akute Anti-Thy1-Glomerulonephritis der Ratte und die chronisch-fortschreitende Lupusnephritis der MRL/lpr-Maus eingesetzt. In beiden Modellen spielt die destruktive NO-Produktion der NOS II eine wichtige Rolle bei der renalen Gewebsschädigung. Die akute Anti-Thy1-Glomerulonephritis ist durch eine zeitlich relativ klar abgegrenzte Sequenz aus anfänglicher Mesangialzellschädigung und nachfolgender Matrixexpansion charakterisiert. In diesem Modell wurde die Wirkung von L-Arginin getrennt auf die Phase der Schädigung (Protokoll 1, Vorbehandlung) und auf die Phase der Matrixvermehrung (Protokoll 2, Nachbehandlung) untersucht. Bei der chronischen Lupusnephritis der MRL/lpr-Maus wurde geprüft, wie sich die Gabe von L-Arginin bei chronischer NOS II-Expression auf die fortschreitende Nierenfibrose auswirkt (Protokoll 3). In diesem Modell laufen die
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Schädigungs- und Matrixexpansionsphase, wie bei humaner Glomerulonephritis, kontinuierlich und parallel zu einander ab.
In allen drei Versuchsprotokollen wurde die Wirkung von L-Arginin in Beziehung zur histologisch meßbaren Matrixakkumulation und zur Expression des zentralen profibrotischen Zytokins TGF-ß1, dem Matrixprotein Fibronektin und dem Protease-Inhibitor PAI-1 gesetzt. Zusätzlich wurde die Wirkung von L-Arginin auf die Aktivität des endogenen NO-Stoffwechsels bestimmt.
In Protokoll 1 wurde die Wirkung der L-Arginingabe (1 % L-Arginin im Trinkwasser) auf die kurzzeitige, NO-vermittelte Mesangialzellyse der Anti-Thy1-Glomerulonephritis sowie der nachfolgenden Fibrosereaktion untersucht. Sechs Stunden nach Antikörperinjektion waren bei den Tieren mit L-Arginingabe signifikant mehr Mesangialzellen untergegangen als bei den Tieren mit normaler L-Argininzufuhr. Bei nephritischen Tieren, in denen die L-Arginingabe 16 Stunden nach Antikörperinjektion beendet wurde, fand sich am Tag 2 eine signifikant höhere Proteinurie und am Tag 6 eine signifikant höhere glomeruläre Matrixexpansion sowie Expression von TGF-ß1, Fibronektin und PAI-1 im Vergleich zu Tieren mit normaler L-Argininzufuhr. Die L-Arginingabe hatte keinen Einfluß auf die Infiltration mit Makrophagen und der Expression von NOS II-mRNA und Protein (6 Stunden nach Induktion der Glomerulonephritis). Statt dessen fanden sich bei Tieren mit L-Arginingabe signifikant höhere L-Arginin- und Nitrit/Nitrat-Konzentrationen im Plasma als bei den Tieren ohne L-Argininvorbehandlung. Zusammen mit dem Nachweis, daß die NO-Produktion nephritischer Glomeruli stark von dem extrazellulären L-Argininangebot abhängt, zeigen diese Daten, daß die negative Wirkung der L-Arginingabe auf die Mesangialzellyse durch ein verstärktes Substratangebot für die destruktive NOS II vermittelt wird.
In Protokoll 2 wurde die Wirkung der L-Arginingabe auf die Phase der Matrixexpansion der Anti-Thy1-Glomerulonephritis untersucht. L-Arginin (1% im Trinkwasser) wurde 24 Stunden nach Induktion der Glomerulonephritis und damit nach Ablauf der Mesangialzellyse gegeben. Die Tiere erhielten entweder eine Diät mit normalem Proteinanteil (22 % Kasein) oder eine Diät mit vermindertem Proteinanteil (6 % Kasein, antifibrotischer Therapiestandard).
Die Gabe von L-Arginin nach Induktion der Glomerulonephritis führte zu einer signifikanten Abnahme der glomerulären Matrixakkumulation sowie der mRNA- und Proteinexpression von TGF-ß1, Fibronektin und PAI-1 am Tag 6. Der Grad der antifibrotischen Wirkung von L-Arginin war im Kern bei allen oben genannten
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Parametern der Wirksamkeit einer diätetischen Proteinrestriktion vergleichbar. Die kombinierte Behandlung mit L-Arginingabe und Proteinrestriktion zeigte signifikante, additiv-günstige Wirkungen auf die glomeruläre Matrixexpansion in der Histologie sowie der Proteinexpression von TGF-ß1, Fibronektin und PAI-1. Auf mRNA-Ebene war der Effekt für TGF-ß1, Fibronektin und PAI-1 von der Tendenz her auch nachweisbar, erreichte hier jedoch keine statistische Signifikanz.
Die Gabe von L-Arginin hatte keinen Einfluß auf die Proteinurie. Der systemische Blutdruck bei Tieren mit Anti-Thy1-Glomerulonephritis war normal. L-Arginin hatte keinen Effekt auf den Blutdruck. Die L-Arginingabe führte zur signifikanten Zunahme der Plasma-L-Argininspiegel, hatte aber keine meßbare Wirkung auf die Nitrit/Nitrat-Konzentration im Plasma und Urin. Diese Parameter sind aber wahrscheinlich nicht sensitiv genug, um unter normotensiven Bedingungen Aktivitätsänderungen der endothelialen NOS III zu erfassen.
In Protokoll 3 wurde die Wirkung von L-Arginin auf die Matrixexpansion bei der chronischen NOS II-vermittelten Nierenschädigung der MRL/lpr-Lupusmaus untersucht. Ab der 16. Lebenswoche wurde 1% L-Arginin im Trinkwasser gegeben. Wie in Protokoll 2 erhielten die Tiere eine Diät mit normalem Proteinanteil (22 % Kasein) oder eine Diät mit vermindertem Proteinanteil (6 % Kasein).
Bei den Mäusen mit manifester Lupusnephritis führte die L-Arginingabe zu einer deutlichen Zunahme der Proteinurie, der renalen Matrixvermehrung sowie der Proteinexpression von TGF-ß1, Fibronektin und PAI-1. Als Folge des stärkeren Nierenschadens verkürzte L-Arginin signifikant die Lebensspanne der Mäuse. Im Gegensatz dazu führte die Niedrigproteindiät zu einer Verbesserung der Fibrosezeichen und der Überlebenszeit der Mäuse. Die Ergänzung der Niedrigproteindiät mit der Gabe von L-Arginin hob die günstige Wirkung der Proteinrestriktion im Kern wieder auf. Die negative Wirkung der L-Arginingabe bei der Lupusnephritis ging mit den Zeichen einer verstärkten endogenen NO-Synthese im Blut einher, so daß sie wahrscheinlich über eine gesteigerte Aktivität der destruktiven NOS II vermittelt wird.
Die hier vorgelegten Ergebnisse zeigen, daß der L-Argininstoffwechsel in dualer Weise mit der renalen Matrixexpansion verbunden ist. Im Modell der akuten Anti-Thy1-
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Glomerulonephritis beobachteten wir sowohl günstige als auch ungünstige Wirkungen der erhöhten L-Argininzufuhr auf die renale Matrixvermehrung. Die L-Arginingabe vor Induktion der Glomerulonephritis bewirkte eine signifikante Verstärkung der NOS II-vermittelten Mesangialzellschädigung und der nachfolgenden Matrixvermehrung. Die L-Arginingabe nach Induktion der Anti-Thy1-Glomerulonephritis verminderte hingegen signifikant, wahrscheinlich NOS III-vermittelt, die TGF-ß-Überexpression und Matrixakkumulation. Diese Wirkung war unabhängig vom Blutdruck und ist möglicherweise über eine Aktivitätszunahme der endothelialen NOS III vermittelt. Im Modell der chronisch-fortschreitenden, NOS II-vermittelten Lupusnephritis der MRL/lpr-Maus zeigte sich ein Überwiegen der negativen Wirkungen von L-Arginin auf die renale Matrixexpansion. Die L-Arginingabe verstärkte signifikant die renale TGF-ß1-Überexpression und Matrixexpansion und verkürzte als Zeichen der Progressionsbeschleunigung die Lebensspanne der Tiere.
Die duale Wirkung der L-Arginingabe auf die renale Matrixexpansion ist im wesentlichen als Ausdruck der „ambivalenten“ Wirkung von NO zu deuten. Antifibrotische L-Argininwirkungen sind wahrscheinlich Folge einer gesteigerten endothelialen NO-Synthese. Neben renaler Drucksenkung vermittelt diese vermutlich auch wichtige parakrine antifibrotische Wirkungen. Profibrotische L-Argininwirkungen stehen in engem Zusammenhang mit einer gesteigerten induzierbaren NO-Synthese und sind Ausdruck einer verstärkten renalen Schädigung.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, daß die Gabe von L-Arginin, obgleich partiell günstig, keine sinnvolle Behandlungsalternative für Patienten mit chronisch-fortschreitender Glomerulonephritis zu sein scheint. Die Daten lassen vielmehr den Schluß zu, daß bei NOS II-vermittelten Nierenkrankheiten eine Beschränkung der L-Argininzufuhr angestrebt werden sollte.
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HTML - Version erstellt am: Wed Feb 21 16:04:03 2001 |