Transportcharakteristika des Sulfat Anionen Transporter 1, sat-1, und seine Regulation durch Vorstufen des Oxalats

Abstract

Nierensteine sind eine weit verbreitete Erkrankung und bestehen meistens aus Calciumoxalat. Über den Oxalattransport im Körper ist bis heute wenig bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Sulfat Anionen Transporter 1 (sat-1) untersucht, der neben Sulfat auch Oxalat und Bicarbonat transportiert und in Leber, Nieren und wahrscheinlich auch im Darm lokalisiert ist.Die Transportcharakteristika des sat-1 wurden in sat-1-exprimierenden Oozyten, die Regulation des sat-1 in HepG2-Zellen, die den sat-1 endogen exprimieren, untersucht. Der sat-1 transportiert sowohl Sulfat als auch Oxalat, es konnten Km-Werte von 113 ± 27 müM und 55 ± 9 müM ermittelt werden und er ist in der Lage, Sulfat, Oxalat und Bicarbonat gegeneinander auszutauschen. Ein Transport von Chlorid und Phosphat über den sat-1 konnte weitgehend ausgeschlossen werden. Glyoxylat wird wahrscheinlich über den sat-1 transportiert und ist die einzige Vorstufe des Oxalats, die die sat-1 mRNA-Expression erhöhte. Nach der Inkubation der HepG2-Zellen in Glyoxylat war sowohl die sat-1 Proteinexpression als auch die Sulfataufnahme in die Zellen erhöht. In der Leber gibt der sat-1 wahrscheinlich das in den Hepatozyten produzierte Oxalat im Austausch gegen Sulfat ins Blut ab. In der Niere wird Sulfat über den natriumabhängigen Sulfattransporter (NaSi-1) rückresorbiert und möglicherweise durch den sat-1 im Austausch gegen Oxalat oder Bicarbonat ins Blut abgegeben.Die Oxalatvorstufe Glyoxylat konnte als neues Substrat des sat-1 identifiziert werden. Die gesteigerte Expression der sat-1 mRNA und eines funktionellen sat-1 Proteins durch Glyoxylat zeigt, dass Glyoxylat möglicherweise bei der Hyperoxalurie für die vermehrte Oxalatfreisetzung aus Hepatozyten verantwortlich ist.

Kidney stones are a commonly occurring problem and mainly consist of calcium oxalate. However, little is known about oxalate transport in the body and therefore, in this work the role of sulfate anion transporter 1 (sat-1) was investigated. Sat-1 is responsible for transporting not only sulfate, but also oxalate and bicarbonate. In the body, it is localized in liver, kidneys and possibly also in the intestine.Sat-1 transport mechanisms were analyzed in sat-1 expressing oocytes. Since HepG2 cells endogenously express sat-1, these cells were used to investigate the regulation of sat-1 expression.The Km values for sat-1 mediated transport of sulfate and oxalate were determined to be 113 ± 27 myM and 55 ± 9 myM, respectively. Sat-1 exchanges sulfate, oxalate, and bicarbonate bidirectionally. Chloride and phosphate do not seem to be substrates of sat-1. Transport of glyoxylate is most likely mediated by sat-1 and glyoxylate was the only oxalate-precursor that resulted in increased sat-1 mRNA levels in HepG2 cells. Incubation with glyoxylate also increased sat-1 protein expression as well as sulfate uptake in HepG2 cells. The oxalate produced by hepatocytes in the liver is possibly released by sat-1 in exchange for sulfate from the blood. In the kidneys, sulfate is reabsorbed from the urine by a sodium dependent sulfate transporter (NaSi-1) and is perhaps transported into the blood by sat-1 in exchange for oxalate or bicarbonate. Oxalate s precursor glyoxylate was identified as a new substrate of sat-1. Increased expression of mRNA and of a functional sat-1 protein by glyoxylate shows that sat-1 is possibly also responsible for enhanced oxalate release from hepatocytes during hyperoxaluria.