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Die funktionelle Rolle von membranständig exprimiertem TNF in der Immunkomplex-Glomerulonephritis
Die funktionelle Rolle von membranständig exprimiertem TNF in der Immunkomplex-Glomerulonephritis
TNF ist ein Zytokin, das bei entzündlichen Nierenerkrankungen wie der Immunkomplex-Glomerulonephritis proinflammatorische Effekte vermittelt. Diese führen bei Glomerulonephritiden nicht selten bis zur chronischen Niereninsuffizienz. Die beiden TNF-Rezeptoren TNFR1 und TNFR2 spielen dabei unterschiedliche Rollen innerhalb dieser Entzündungsreaktion. Unter anderem wurde bereits gezeigt, dass TNFR2 im Gegensatz zu TNFR1 für die Induktion der Immunkomplex-Glomerulonephritis essentiell ist. Membranständiges TNF (mTNF) ist im Gegensatz zu löslichem TNF (sTNF) der bevorzugte Ligand von TNFR2. Daher untersucht die vorliegende Arbeit die funktionelle Rolle von mTNF bei der heterologen nephrotoxischen Serumnephritis (NTN), einem Mausmodell der Immunkomplex-Glomerulonephritis. Die NTN wurde durch eine intravenöse Injektion von Schafantikörpern induziert, die gegen die glomeruläre Basalmembran der Versuchsmäuse gerichtet sind. Untersucht wurden C57BL/6 Wildtyp-Mäuse und transgene mTNF knock-in Mäuse, welche zwei nicht abspaltbare Δ1-9, K11E TNF-Allele besitzen und dadurch nur membranständiges, aber kein lösliches TNF exprimieren. Am fünften Tag nach Induktion der NTN wurden die funktionellen Nierenparameter, der morphologische Nierenschaden sowie die renale Zytokin- und Chemokinproduktion und die damit verbundene renale Leukozyteninfiltration zwischen den beiden Gruppen verglichen. Darüber hinaus wurde in vitro die Expression und Sekretion von proinflammatorischen Mediatoren an isolierten Glomeruli und tubulointerstitiellem Gewebe aus Wildtyp- und mTNF-Mäusen untersucht. Die mTNF-Mäuse zeigten an Tag 5 der heterologen NTN einen im Vergleich zu den Wildtyp-Tieren verschlechterten nephritischen Phänotyp, der sich durch eine erhöhte Albuminurie und höhere Serumharnstoffwerte äußerte. Dies korrelierte mit einer vermehrten glomerulären Ablagerung von PAS-positivem Material und verstärktem glomerulären Zelltod und Zellproliferation im mTNF-Genotyp. Der verstärkte Untergang von glomerulären Zellen ging dabei mit der niedrigeren Expression des Endothelzellmarkers CD31 im Glomerulus einher. Als ein Mechanismus der verstärkten glomerulären Schädigung konnte in den mTNF-Mäusen eine vermehrt ablaufende Nekroptose im Nierengewebe nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu wiesen die mTNF-Mäuse mit fehlender Bildung von löslichem TNF überraschenderweise eine signifikant niedrigere renale Leukozyteninfiltration auf. Dies korrelierte mit einer reduzierten mRNA-Expression von proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen und einer abgeschwächten NFĸB-Aktivierung. Eine geringere glomeruläre Expression von proinflammatorischen Mediatoren in mTNF-transgenen Mäusen konnte anhand von in vitro-Stimulationsexperimenten an isolierten Glomeruli, unabhängig von einwandernden Leukozyten, bestätigt werden. Die erarbeiteten Daten zeigen, dass lösliches TNF nach Aktivierung des NFĸB-Signalwegs die renale Expression von proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen induziert und damit ein bedeutender Faktor für die Vermittlung der renalen Leukozyteninfiltration darstellt. Andererseits ist membranständig exprimiertes TNF ein wichtiger Mediator für die Schädigung von Nierengewebe in der murinen Glomerulonephritis. Seine übermäßige Expression führt zur Verschlechterung der Nierenfunktion mit größerem renalen Gewebeschaden durch die verstärkte Induktion von Zelltod in Form von Nekroptose und dem vermehrten Untergang von glomerulären Endothelzellen. Diese Ergebnisse unterstreichen den Stellenwert von membranständigem TNF als ein mögliches therapeutisches Zielmolekül in entzündlichen Nierenerkrankungen.
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Müller, Martin Bernhard
2018
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Müller, Martin Bernhard (2018): Die funktionelle Rolle von membranständig exprimiertem TNF in der Immunkomplex-Glomerulonephritis. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

TNF ist ein Zytokin, das bei entzündlichen Nierenerkrankungen wie der Immunkomplex-Glomerulonephritis proinflammatorische Effekte vermittelt. Diese führen bei Glomerulonephritiden nicht selten bis zur chronischen Niereninsuffizienz. Die beiden TNF-Rezeptoren TNFR1 und TNFR2 spielen dabei unterschiedliche Rollen innerhalb dieser Entzündungsreaktion. Unter anderem wurde bereits gezeigt, dass TNFR2 im Gegensatz zu TNFR1 für die Induktion der Immunkomplex-Glomerulonephritis essentiell ist. Membranständiges TNF (mTNF) ist im Gegensatz zu löslichem TNF (sTNF) der bevorzugte Ligand von TNFR2. Daher untersucht die vorliegende Arbeit die funktionelle Rolle von mTNF bei der heterologen nephrotoxischen Serumnephritis (NTN), einem Mausmodell der Immunkomplex-Glomerulonephritis. Die NTN wurde durch eine intravenöse Injektion von Schafantikörpern induziert, die gegen die glomeruläre Basalmembran der Versuchsmäuse gerichtet sind. Untersucht wurden C57BL/6 Wildtyp-Mäuse und transgene mTNF knock-in Mäuse, welche zwei nicht abspaltbare Δ1-9, K11E TNF-Allele besitzen und dadurch nur membranständiges, aber kein lösliches TNF exprimieren. Am fünften Tag nach Induktion der NTN wurden die funktionellen Nierenparameter, der morphologische Nierenschaden sowie die renale Zytokin- und Chemokinproduktion und die damit verbundene renale Leukozyteninfiltration zwischen den beiden Gruppen verglichen. Darüber hinaus wurde in vitro die Expression und Sekretion von proinflammatorischen Mediatoren an isolierten Glomeruli und tubulointerstitiellem Gewebe aus Wildtyp- und mTNF-Mäusen untersucht. Die mTNF-Mäuse zeigten an Tag 5 der heterologen NTN einen im Vergleich zu den Wildtyp-Tieren verschlechterten nephritischen Phänotyp, der sich durch eine erhöhte Albuminurie und höhere Serumharnstoffwerte äußerte. Dies korrelierte mit einer vermehrten glomerulären Ablagerung von PAS-positivem Material und verstärktem glomerulären Zelltod und Zellproliferation im mTNF-Genotyp. Der verstärkte Untergang von glomerulären Zellen ging dabei mit der niedrigeren Expression des Endothelzellmarkers CD31 im Glomerulus einher. Als ein Mechanismus der verstärkten glomerulären Schädigung konnte in den mTNF-Mäusen eine vermehrt ablaufende Nekroptose im Nierengewebe nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu wiesen die mTNF-Mäuse mit fehlender Bildung von löslichem TNF überraschenderweise eine signifikant niedrigere renale Leukozyteninfiltration auf. Dies korrelierte mit einer reduzierten mRNA-Expression von proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen und einer abgeschwächten NFĸB-Aktivierung. Eine geringere glomeruläre Expression von proinflammatorischen Mediatoren in mTNF-transgenen Mäusen konnte anhand von in vitro-Stimulationsexperimenten an isolierten Glomeruli, unabhängig von einwandernden Leukozyten, bestätigt werden. Die erarbeiteten Daten zeigen, dass lösliches TNF nach Aktivierung des NFĸB-Signalwegs die renale Expression von proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen induziert und damit ein bedeutender Faktor für die Vermittlung der renalen Leukozyteninfiltration darstellt. Andererseits ist membranständig exprimiertes TNF ein wichtiger Mediator für die Schädigung von Nierengewebe in der murinen Glomerulonephritis. Seine übermäßige Expression führt zur Verschlechterung der Nierenfunktion mit größerem renalen Gewebeschaden durch die verstärkte Induktion von Zelltod in Form von Nekroptose und dem vermehrten Untergang von glomerulären Endothelzellen. Diese Ergebnisse unterstreichen den Stellenwert von membranständigem TNF als ein mögliches therapeutisches Zielmolekül in entzündlichen Nierenerkrankungen.