Nachweis und zelluläre Lokalisation des Peptistransporters (PepT2) in extrarenalen Geweben

Abstract

Der aktive Transport von Di- und Tripeptiden sowie Peptidpharmaka wird in der Bürstensaummembran des Dünndarms und im proximalen Tubulus der Niere durch H+-gekoppelte Peptidtransporter vermittelt. Obwohl sich der intestinale Peptidtransporter (PepT1) und der renale Peptidtransporter (PepT2) funktionell und strukturell sehr ähnlich sind, unterscheiden sie sich hinsichtlich ihrer transportkinetischen Eigenschaften, wie z.B. in der Substrataffinität und der pH- bzw. membranpotential-abhängigen Transportaktivität. Durch die erfolgreiche Klonierung der beiden Oligopeptidtransporter PepT1 und PepT2 war der Grundstein gelegt, um die Peptidtransporter mit Hilfe molekularbiologischer Methoden zu identifizieren, zu charakterisieren und sie in ihren Ursprungsgeweben, sowie in peripheren Geweben und auf Zellebene zu lokalisieren. In dieser Arbeit konnte der Peptidtransporter PepT2 in einer Reihe von Geweben mit einer diskreten Verteilung auf spezialisierte Zellen nachgewiesen werden. Interessante Befunde sind hierbei die Lokalisation des Transporters ausschließlich in Neuronen des Zentralnervensystems sowie in peripheren Nerven; das Vorkommen von PepT2 in Gallengangsepithelien der Leber, in a-Zellen des Pankreas und in den Epithelien der Milchausführungsgänge der laktierenden Mamma. Außerdem konnte die renale Isoform der Peptidtransporter im Bronchusepithel der Lunge, in immunokompetenten Zellen des Gastrointestinaltrakts, im Herzen, in Spermien und in der Plazenta lokalisiert werden. Teilweise konnte in diesen Geweben durch Aufnahmeexperimente der Transport ausgewählter Substrate exemplarisch demonstriert werden. Mit diesen neuen Ergebnissen zur zellspezifischen Expression von PepT2 eröffnet sich ein weites Feld weiterführender Studien zur nutritiven Bedeutung und pharmakologischen Relevanz des Peptidtransporters PepT2, sowie die Möglichkeit einer umschreibenden Charakterisierung der Physiologie eines sowohl im Pflanzen- als auch im Tierreich weit verbreiteten Transportproteins. The active transport of di-, tri-peptides and peptidomimetics across the brushborder membrane of the small intestine and renal proximal tubular cells is mediated by an electronic peptide transport. Although both, renal (PepT2) and intestinal (PepT1) peptide transport-proteins show a high similarity in structure and function they differ with regard to their transport properties such as substrate affinity and their dependency on pH and membrane potential. The cDNAs encoding for both peptide transport-proteins have been recently cloned from cDNA libraries derived from different species. With the help of these sequences we were able to generate specific PCR-primers and labelled RNA-probes which allowed us to identify the mRNA of both peptide transporters in the organs of their origin as well as in a variety of peripheral tissues. In addition to the tissue specific localisation we were able to locate the mRNA to distinct cells. By the use of a variety of molecular-biological and protein-biochemical methods (Northern-Blot-Analysis, in-situ Hybridisation, RT-PCR, Western-Blot-Analysis, and Immunohistochemistry) the presence of the renal peptide-transporter (PepT2) was indicated in neuronal cells of the CNS and peripheral neuronal cells, ducts of the lactating mammary gland, a-cells of the pancreas, epithelial cells of the bronchus, immunocompetent cells of the gastrointestinal tract, the placenta, heart cells, and sperm cells. In addition we were able to demonstrate the transport of selected substrates in organo-specific cell cultures or tissue preparations for some of the above mentioned organs/tissues. This newly obtained knowledge about the cell-specific expression of PepT2 in a wide variety of tissues and organisms may serve as a basis for a more detailed characterisation of the nutritional and pharmacological importance of peptide transport. Precise mechanisms and potential substrates of this fundamental biological process, which could be found in animals and plants, needs further elucidation.