Der Podozyt als Zielstruktur der renalen Wirkungen der kardialen natriuretischen Peptide

Einer der wichtigsten Parameter der Nierenfunktion ist die Filtration des Blutplasmas im Glomerulus. Das Blut wird von endo- und exogenen Stoffwechselabbauprodukten befreit und gereinigt. Zudem tragen die Nieren durch die Modulation der glomerulären Filtrationsrate (GFR) maßgeblich zur Regulation des Flüssigkeitshaushalts und des arteriellen Blutdrucks bei. Die kardialen natriuretischen Peptide, atriales natriuretisches Peptid (ANP) und B-Typ natriuretisches Peptid (BNP), spielen hierbei eine wichtige Rolle. Durch die Aktivierung ihres gemeinsamen Rezeptors, der membranständigen Guanylatzyklase A (GC-A) und der nachfolgenden cGMP-Ausschüttung bewirken sie im Glomerulus eine Steigerung der GFR, fördern die Natriurese und Diurese im Tubulussystem und modulieren den Blutgefäßwiderstand durch die Relaxation glatter Muskelzellen. Die GC-A ist im gesamten Nephron in verschiedenen Zelltypen exprimiert, unter anderem auch in den Podozyten, die einen wichtigen Teil der glomerulären Filtrationsbarriere bilden. Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollte untersucht werden, welchen Einfluss die Aktivierung der Guanylatzyklase A durch die kardialen natriuretischen Peptide ANP und BNP im Podozyten auf die Regulation der glomerulären Filtrationsrate ausübt. Anhand einer podozytenspezifischen GC-A Knockout-Maus (Podo GC-A KO) wurden renale und kardiovaskuläre Parameter sowohl nach unilateraler Nephrektomie als auch nach Infusion von BNP untersucht und mit den Wurfgeschwistern (Podo GC-A WT) verglichen. Der Verlust einer Niere führte sowohl in den Podo GC-A WT als auch in den Podo GC-A KO Mäusen innerhalb kurzer Zeit zu einem rapiden Anstieg der GFR. Auch die BNP-Infusion in narkotisierten Versuchstieren ging in beiden Genotypen mit einer Steigerung der GFR sowie einer Diurese und Natriurese einher. Somit scheinen die Podozyten, obwohl sie, verglichen mit allen anderen glomerulären Zellen die höchste Expression der GC-A aufweisen, keinen Einfluss auf die Regulation der glomerulären Filtrationsrate durch die natriuretischen Peptide zu nehmen. In einem weiteren Experiment wurde eine mögliche direkte nephroprotektive Wirkung von ANP und BNP in den Podozyten untersucht. Die Applikation des Mineralokortikoids Deoxycorticosteronacetet (DOCA) in Kombination mit einer unilateralen Nephrektomie und einer Hochsalzdiät führte sowohl in den Podo GC-A KO als auch in den Podo GC-A WT Mäusen zu einer leichten Hypertension, einer Hyperfiltration und einem Anstieg des Nierengewichts. Im Gegensatz zu den Wildtyp-Mäusen zeigten die Podo GC-A KO Mäuse jedoch eine massive Albuminurie (5400-fach vs. basal; 200-fach vs. DOCA-behandelte Podo GC-A WT), die mit einer Hypoalbuminämie und einer reduzierten glomerulären Filtrationsrate einherging. Zudem wiesen die Nieren der Podo GC-A KO Mäuse gravierende Schädigungen auf, die durch eine Expansion des glomerulären Mesangiums sowie interstitielle und tubuläre Fibrose gekennzeichnet waren. Unter dem Elektronenmikroskop waren stark veränderte Podozyten mit verbreiterten, verschmolzenen Fußfortsätzen in den Glomeruli der DOCA-behandelten Knockout-Mäuse erkennbar, während die podozytären Ausläufer der DOCA-behandelten Podo GC-A Wildtyp-Mäuse eine typische Form aufwiesen und normal miteinander interagierten. Die Podozyten der Podo GC-A KO Mäuse zeigten außerdem eine verminderte Expression der Schlitzmembran-assoziierten Proteine Podocin und Synaptopodin, während die Expression des „Transient receptor potential canonical channel 6“ (TRPC6) in den Knockouts, verglichen mit den gleich behandelten Wildtypen, erhöht war. Weiterhin wurde in den Podozyten frisch isolierter Knockout-Glomeruli nach DOCA-Behandlung ein erhöhter ATP-induzierter Calcium-Influx gemessen, der durch die Applikation des TRPC-Kanal-Blockers SKF 96365 inhibiert werden konnte. In vivo führte die begleitende Behandlung der Podo GC-A KO Mäuse mit SKF 96365 zu einer deutlichen Verminderung der durch DOCA verursachten Albuminurie und der glomerulären Schädigung sowie zum Erhalt der podozytären Proteine und der Struktur der podozytären Fußfortsätze. Somit zeigen die Ergebnisse dieser Doktorarbeit zum ersten Mal, dass die kardialen natriuretischen Peptide ANP und BNP, zumindest unter pathologischen Bedingungen, über die Aktivierung ihres Rezeptors GC-A eine direkte, zelluläre nephroprotektive Wirkung besitzen, die wahrscheinlich über die Suppression des TRPC6-Kanals in den Podozyten vermittelt wird