COX‐2 und TGF‐β als potentielle Faktoren zur Steuerung der Reninzellrekrutierung - Untersuchungen in COX‐2‐ und reninzellspezifischen TGF‐βRII-Knockoutmäusen

Renin bildende Zellen befinden sich in der adulten Niere in klassischer juxtaglomerulärer (JG) Position in der Wand der afferenten Arteriolen des Glomerulus. Während der murinen Nierenentwicklung variiert die Verteilung Renin bildender Zellen in einem uniformen, zeitlich-räumlichen Muster. Eine Reninexpression kann erstmals an Embryonaltag 15 in den Gefäßwänden der arcuaten Arterien beobachtet werden. Von dort zieht sie sich über den sich entwickelnden arteriellen Gefäßbaum aus den großen Gefäßen über die kleinen Arterien auf ihre juxtaglomeruläre Position in der adulten Niere zurück. Auch im Adultstadium ist die Reninexpression plastisch. Unter Stimulation des Reninsystems erfolgt am vaskulären Pol eine retrograde Rekrutierung Renin produzierender Zellen entlang des Vas afferens. Welche Faktoren diese Rekrutierungsmechanismen während der Nephrogenese und im Adultstadium beeinflussen, ist bislang unklar. In den letzten Jahren erstarkte die These, dass durch die Cyclooxygenase-2 (COX-2) generierte Prostanoide über den cAMP-Signalweg Einfluss auf die renale Reninexpression nehmen. Neueste Studien konnten belegen, dass eine intakte cAMP-Signalkaskade in Reninzellen essentiell für die Reninzellrekrutierung ist. Auch der Differenzierungsfaktor TGF-β kommt zur Steuerung der Reninzellrekrutierung in Frage. TGF-β übernimmt bei der Differenzierung von glatten Muskelzellen eine wichtige Funktion. Es wird angenommen, dass Glattmuskelzellen auch in Renin bildendende Zellen transformieren können (vice versa) und dass dieser Prozess bei der Reninzellrekrutierung eine entscheidende Rolle spielt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden daher die Prostanoidsynthase COX-2 und der Differenzierungsfaktor TGF-β als mögliche Faktoren zur Steuerung der Reninzellrekrutierung untersucht. Hierfür wurden Studien an globalen COX-2- und reninzellspezifischen TGF-βRII-Knockoutmäusen vorgenommen. Zur detaillierten Analyse des Reninzellverteilungsmusters wurden vor allem 3D-Rekonstruktionen arterieller Nierengefäßbäume mit räumlich dargestellter Reninexpression verwendet. Rekonstruiert wurden Modelle von repräsentativen Entwicklungsstadien beider Knockoutstämme sowie von adulten, unstimulierten und stimulierten Knockoutmäusen und deren korrespondierenden Kontrollen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass sowohl COX-2 als auch TGF-β über TGF-βRII keine essentiellen Faktoren für den Reninzellrekrutierungsmechanismus während der Entwicklung und im Adultstadium darstellen. Zwar beeinflusst COX-2-Aktivität die Reninexpression, für die korrekte Reninzellpositionierung ist sie jedoch nicht von Bedeutung. Beide Faktoren scheinen vielmehr eine „Enhancer“-Funktion auf den basalen Reninspiegel auszuüben, COX-2 in einer stärkeren Weise als TGF-β. Bei der murinen Nierenentwicklung dagegen, im Besonderen für das kortikale Wachstum, spielt COX-2 offensichtlich eine wesentliche Rolle

Inducible deletion of connexin 40 in adult mice causes hypertension and disrupts pressure control of renin secretion

Genetic loss-of-function defects of connexin 40 in renal juxtaglomerular cells are associated with renin-dependent hypertension. The dysregulation of renin secretion results from an intrarenal displacement of renin cells and an interruption of the negative feedback control of renin secretion by blood pressure. It is unknown whether this phenotype is secondary to developmental defects of juxtaglomerular renin cells due to connexin 40 malfunction, or whether acute functional defects of connexin 40 in the normal adult kidney can also lead to a similar dysregulation of renin secretion and hypertension. To address this question, we generated mice with an inducible deletion of connexin 40 in the adult kidney by crossing connexin 40-floxed mice with mice harboring a ubiquitously expressed tamoxifen-inducible Cre recombinase. Tamoxifen treatment in these mice strongly reduced connexin 40 mRNA and protein expression in the kidneys. These mice displayed persistent hypertension with renin expression shifted from the media layer of afferent arterioles to juxtaglomerular periglomerular cells. Control of renin secretion by the perfusion pressure was abolished in vitro, whereas in vivo plasma renin concentrations were increased. Thus, interruption of the connexin 40 gene in the adult kidney produced very similar changes in the renin system as had embryonic deletion. Hence, impairments of connexin 40 function in the normal adult kidney can cause renin-dependent hypertension

cAMP target sequences enhCRE and CNRE sense low-salt intake to increase human renin gene expression in vivo

This study aimed to assess the role of cAMP target sequences enhancer cAMP response element (enhCRE) and cAMP and overlapping negative response element (CNRE) in the control of human renin gene (REN) in vivo. enhCRE and CNRE were silenced by mutations in a 12.2-kb human renin promoter fused to LacZ reporter gene. This construct was used to generate transgenic mice (RENMut-LacZ). The expression of the transgene was correctly targeted to the juxtaglomerular portions of renal afferent arterioles which express endogenous mouse renin. Therefore, enhCRE and CNRE do not seem to be relevant for the control of the cell-specific expression of the human renin gene. The β-adrenoreceptor agonist isoproterenol (10 mg/kg/day, for 2 days) stimulated the endogenous renin, but not the LacZ mRNA expression. Treatment of RENMut-LacZ mice with the angiotensin converting enzyme inhibitor (enalapril 10 mg/kg/day, for 7 days) or their crossing to angiotensin receptor type 1a knockout mice led to increased renin and LacZ mRNA levels. Renin expression was upregulated by low-salt diet (0.03% NaCl, for 10 days) and downregulated by high-salt diet (4% NaCl, for 10 days). In contrast, low-salt diet did not influence, while high-salt diet inhibited the expression of LacZ. In summary, enhCRE and CNRE appear to be necessary for the transactivation of the human renin gene through β-adrenoreceptors and by low-salt diet. Our data also suggest that different intracellular mechanisms mediate the effect of low- and high-salt intake on renin expression in vivo

Immunoassay screening in urine for synthetic cannabinoids – an evaluation of the diagnostic efficiency

Background: The abuse of synthetic cannabinoids (SCs) as presumed legal alternative to cannabis poses a great risk to public health. For economic reasons many laboratories use immunoassays (IAs) to screen for these substances in urine. However, the structural diversity and high potency of these designer drugs places high demands on IAs regarding cross-reactivity of the antibodies used and detection limits. Methods: Two retrospective studies were carried out in order to evaluate the capability of two homogenous enzyme IAs for the detection of currently prevalent SCs in authentic urine samples. Urine samples were analyzed utilizing a 'JWH-018' kit and a 'UR-144' kit. The IA results were confirmed by an up-to-date liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS) screening method covering metabolites of 45 SCs. Results: The first study (n = 549) showed an 8% prevalence of SCs use (LC-MS/MS analysis) among inpatients of forensic-psychiatric clinics, whereas all samples were tested negative by the IAs. In a second study (n = 200) the combined application of both IAs led to a sensitivity of 2% and a diagnostic accuracy of 51% when applying the recommended IA cut-offs. Overall, 10 different currently prevalent SCs were detected in this population. The results can be explained by an insufficient cross-reactivity of the antibodies towards current SCs in combination with relatively high detection limits of the IAs. Conclusions: In light of the presented study data it is strongly recommended not to rely on the evaluated IA tests for SCs in clinical or forensic settings. For IA kits of other providers similar results can be expected