Untersuchungen zur Expression und Regulation des niedermolekularen Hitzeschockproteins αB-Crystallin in der Niere in vivo und in vitro

摘要

Das kleine Hitzeschockprotein αB-Crystallin ist in vielen verschiedenen Gewebetypen u.a. in der Niere nachweisbar. Es wird sowohl unter physiologischen als auch unter pathophysiologischen Bedingungen exprimiert. Viele verschiedene Stressfaktoren induzieren in den betroffenen Zellen die Expression von αB-Crystallin, das – wie viele andere Hsps - als molekulares Chaperone die Zellen vor sonst letalen Umgebungseinflüssen schützt. Dies wird bewerkstelligt, indem es partiell oder komplett entfaltete, fehlgefaltete oder aggregierte Polypeptide bindet und deren native Konformation wiederherstellt, oder bei irreversibler Schädigung dem lysosomalen Abbau zuführt. Im Nierenmark stellen hohe extrazelluläre Konzentrationen an NaCl und Harnstoff, die im Rahmen der Harnkonzentrierung das interstitielle Milieu prägen, die größte Bedrohung für die Zellen der medullären Nephronanteile dar. Wie vorliegende Untersuchungen zeigen, exprimieren die Zellen der medullären Sammelrohre und der dünnen Schenkel der Henle-Schleife αB-Crystallin konstitutiv sehr stark und es macht im Innenmark etwa 2% des gesamten Zellproteins aus. Im Nierenkortex ist αB-Crystallin hingegen kaum nachweisbar. Da die αB-Crystallin Expression parallel zum osmotischen Gradienten vom Nierenkortex zum Innenmark ansteigt und in Diurese im Nierenmark signifikant abfällt, kann man davon ausgehen, dass die αB-Crystallin Expression wesentlich durch die interstitielle Osmolalität reguliert wird. Diese Annahme wird durch die vorliegenden in-vitro-Versuche mit MDCK-Zellen unterstützt, die zeigen, dass αB-Crystallin durch hypertonen Stress induzierbar ist. Interessanterweise führt auch eine erhöhte extrazelluläre Harnstoffkonzentration zur αB-Crystallin Induktion. αB-Crystallin wird daher vermutlich über andere Regulationsmechanismen induziert als beispielsweise Hsp72, ein gut untersuchtes Hsp in der Niere und TonEBP-Zielgen, welches durch erhöhte Harnstoffkonzentrationen nicht induzierbar ist. Dafür spricht auch, dass bei der Induktion von αB-Crystallin die JNK MAP-Kinase eine Rolle spielt und nicht die p38 MAP-Kinase, die an der Expression vieler anderer durch Hypertonizität induzierbarer Gene, u.a. Hsp72, beteiligt ist. Interaktionen zwischen αB-Crystallin und Stukturen des Zytoskeletts konnten im Rahmen dieser Arbeit nicht nachgewiesen werden. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass αB-Crystallin im Rahmen der Harnkonzentrierung eine bedeutende Funktion für die Zellen im Innenmark der Niere zukommt und dass dessen Expression nicht nur durch hypertonen Stress, sondern auch durch hohe Harnstoffkonzentrationen und vermutlich mehrere andere Stressfaktoren im Nierenmark reguliert wird.