Der Einfluss eines chronischen Stickstoffmonoxid (NO)-Defizits auf das strukturelle und funktionelle Remodeling der Niere

Abstract

Hintergrund und Ziele: Oxidativer Stress, Bluthochdruck und das RAAS sind wesentlich an der Entstehung und Progredienz der hypertensiven Nephropathie beteiligt. Die Auswirkungen der genannten Einflussfaktoren wurden bislang unzureichend im Tiermodell erforscht. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher in der Niere die funktionellen und strukturellen Adaptationsvorgänge nach vier Wochen sowie nach sechs Monaten darzustellen. Durch die Kenntnis der molekulargenentischen und funktionellen Vorgänge ist es zukünftig möglich, Ansatzpunkte für Therapien zu optimieren. Methoden: Im Tiermodell mit Wistar Hannover Ratten wurden die Auswirkungen einer L-NAME Behandlung in der Niere über vier Wochen sowie sechs Monaten bestimmt. Ergänzend erfolgte eine Behandlung mit Captopril oder Tempol über vier Wochen sowie von Captopril oder Hydralazin über sechs Monate. Die Blutdruckmessung erfolgte regelmäßig mittels Tail-Cuff-Methode . Die entnommenen Nieren wurden molekulargenetisch mittels PCR und Western Blot untersucht. Im Plasma wurden der BUN und die Plasma-Elektrolytzusammensetzung ermittelt. Mittels ELISA erfolgte eine Quantifizierung des Protein-Nitro-Tyrosin.Ergebnisse: Die in dieser Studie erhobenen Daten zeigten die Entwicklung einer Hypertonie durch vierwöchige L-NAME Gabe. Eine Senkung des Blutdrucks konnte nur durch Hemmung des RAAS, nicht aber durch Reduktion des oxidativen Stresses, erzielt werden. Durch NO-Defizienz kam es zu keiner Änderung des NW. Die Nierenfunktion gemessen am BUN blieb in allen Versuchsgruppen erhalten, wobei die Plasma-K+-Konzentrationen in den mit L-NAME behandelten Versuchsgruppen erhöht waren. Zudem zeigte sich in der L-NAME Applikation ein erhöhter Protein-Nitro-Tyrosin Gehalt und eine verminderte ODC Expression. Eine Hemmung des RAAS oder Senkung des oxidativen Stresses normalisierten dies. Hinweise für eine antifibrotische Gegenregulation, am besten bestimmt in einer verminderten TGF-beta mRNA-Expression, waren bei L-NAME Gabe nachweisbar. Die Kombination mit Captopril oder Tempol führte hingegen zu einer Reduktion der TGF-beta mRNA-Expression gegenüber den Kontrollen. Bezogen auf die PTHrP mRNA-Konzentration in der Niere reduzierte eine NOS Inhibtion diese. Durch Captopril oder Tempol war dies für die mRNA-Konzentration nicht reversibel. Post-translational konnte die PTHrP Konzentration nur in der L-NAME Behandlung reduziert werden. Eine adjuvante Therapie mit Tempol erhöhte die PTHrP Konzentration sogar signifikant gegenüber den Kontrollen.Nach sechsmonatiger NO-Defizienz war eine Hypertonie in den mit L-NAME behandelten Versuchsgruppen nachweisbar. Eine Captopril- oder Hydralazintherapie führte zu keiner ausreichenden Blutdrucksenkung. Für das NW kam es zu keiner Veränderung in den Versuchsgruppen. Die Nierenfunktion bei NO-Defizienz blieb nur durch die Behandlung mit Captopril erhalten. Im Plasma-Elektrolythaushalt führte eine NOS Inhibition zu einer erhöhten Plasma-K+-Konzentration und reduzierte die Plasma-Na+-Konzentration. Therapien mit Captopril oder Hydralazin normalsierten dies. Erstaunlicherweise waren für Monobehandlungen mit Captopril oder Hydralazin die Plasma-Ca2+-Konzentrationen erhöht. Indirekte Hinweise auf erhöhten oxidativen Stress gemessen an p22phox, gp91phox sowie SOD1-3 mRNA-Expressionen zeigten sich in allen NO-defizienten Versuchsgruppen. Obwohl indirekte Hinweise für oxidativen Stress durch NOS Inhibition vorlagen, war die reduzierte ODC Konzentration durch die L-NAME Behandlung in der Therapie mit Captopril oder Hydralazin reversibel. Hinweise für eine Fibrose, am besten bestimmt in einer erhöhten TGF-beta mRNA-Expression, waren unter NO-Defizienz nachweisbar. Eine Behandlung mit Captopril oder Hydralazin optimierte diese. Die Erhöhung der Fibronectin mRNA-Expression durch NOS Inhibition war zumindest teilweise durch Captopril oder Hydralazin reversibel. Eine L-NAME Behandlung reduzierte die PTHrP Konzentration, wobei eine Behandlung mit Hydralazin als auch mit Captopril die PTHrP Konzentration normalisierte.Schlussfolgerung: Zusammenfassend konnte die Niere ein NO-Defizit über einen Zeitraum von vier Wochen kompensieren. Nach sechs Monaten war durch NOS Inhibition eine hypertensive Nephropathie nachweisbar. Eine Erhaltung der Nierenfunktion über diesen Zeitraum war durch reine Blutdrucksenkung mit Hydralazin nicht möglich, sondern erst durch eine spezifische Hemmung des RAAS mit Captopril. Erstaunlicherweise konnten Hydralazin als auch Captopril den Blutdruck bei den älteren Tieren nicht senken.