Untersuchungen zur Rolle der Ekto-5‘-Nukleotidase (CD73) in der Entwicklung der renalen Fibrose

Autor: Carota, Isabel Anna
Rok vydání: 2014
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DOI: 10.5283/epub.27956
Popis: Renale Fibrose entwickelt sich aufgrund einer Verletzung im Nierengewebe und geht mit einer fortschreitenden Verminderung der Nierenfunktion einher. In Organen wie Haut, Lunge und Leber wurde gezeigt, dass die Ekto-5‘-Nukleotidase CD73 Einfluss auf die Entstehung einer Fibrose nimmt. In der hier durchgeführten Studie sollte daher eine mögliche Rolle von CD73 bei der Entwicklung einer Nierenfibrose durch eine Untersuchung eines CD73-defizienten Mausmodells bestimmt werden. Im Vergleich von fibrotischem CD73-KO und WT Nierengewebe wurden im KO niedrigere mRNA und Proteinexpressionen fibrotischer Marker, wie αSMA, Fibronektin, sowie Collagen I und III gefunden. Auch die Expressionen fibrotischer Mediatoren, wie TGF-β, IFN-γ oder Il-6 waren im CD73-KO verringert. Um zu bestimmen, ob dieser verminderte Fibrosefortschritt auch in Zusammenhang mit einer verbesserten Nierenfunktion steht, wurden glomeruläre Filtrationsraten nach Durchführung einer reversiblen UUO (RUUO) gemessen. Die GFR von CD73-KO Mäusen verringerte sich nach RUUO dabei um 30%, wobei die GFR von fibrotischen WT Mäusen um 82% der Basis-GFR von unbehandelten Mäusen sank. Somit war die Nierenfunktion im CD73-KO partiell geschützt. Durch FACS-Analysen wurden des Weiteren Unterschiede bzgl. fibrotischer Zellspezies zwischen CD73-KO und WT gefunden. In Nieren von CD73-defizienten Tieren waren die Zellzahlen von Fibrozyten im Vergleich zu CD73-WT Mäusen verringert, wobei auch die Produktion an Collagen im Nierengewebe erniedrigt war. Durch Zellkulturversuche konnte belegt werden, dass die Differenzierung von Monozyten zu Fibrozyten, abhängig von der CD73-Expression, jedoch unabhängig von der extrazellulären Adenosinkonzentration war. Dies führte zu der Hypothese, dass dem Einfluss von CD73 auf die Entwicklung einer renalen Fibrose eine nicht-enzymatische, adenosinunabhängige Funktion zu Grunde liegen könnte. Die Transplantation von CD73-exprimierenden hSZ führte im CD73-KO zu einer erhöhten Fibroseentwicklung. Der CD73-Knockout in hSZ von WT Mäusen erzielte jedoch keine Regulation der Fibrogenese. Somit scheint eine generelle, ortsunabhängige Expression von CD73 für die Vermittlung der renalen Fibrose verantwortlich zu sein. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass CD73 im UUO Modell induziert ist, und dass eine CD73-abhängige Zellstimulation die Ausbildung einer renalen Fibrose anregt. Zusätzlich verringert ein Fehlen von CD73 die Produktion an ECM und verbessert somit die Nierenfunktion. Dieser physiologisch relevante Befund spricht dafür, dass CD73 ein möglicher pharmakologischer Angriffspunkt für die Behandlung einer renalen Fibrose darstellen könnte.
Renal fibrosis develops upon severe kidney injury and leads to an impaired kidney function. For organs such as the skin, lung and liver it is known that the ecto-5’-nucleotidase CD73 influences the development of renal fibrosis. A possible role of CD73 in the generation of renal fibrosis was determined in the present study. A CD73-deficient mouse model was investigated after induction of renal fibrosis by unilateral ureter obstructions (UUO). In fibrotic CD73-KO kidneys mRNA expression and protein levels of the extracellular matrix molecules αSMA, fibronectin and collagen I and III, were reduced compared to WT kidneys. Further the mRNA expression of fibrotic markers, such as TGF-β, IFN-γ and interleukin-6, were decreased in fibrotic CD73-KO kidneys compared to WT. To determine the effect of CD73 on the renal function of fibrotic kidneys, glomerular filtration rate (GFR) was determined after a reversal of UUO (RUUO). The GFR of CD73-deficient mice was decreased by 30% after RUUO. The GFR of fibrotic WT mice was reduced by 82% of the baseline-GFR of control mice. Consequently, the renal function of CD73-KO mice was partially protected. FACS-analyses were performed to detect potential differences between fibrotic CD73-KO and WT kidneys, regarding the number of circulating lymphocytes. Fibrotic kidneys of CD73-deficient mice showed lower numbers of fibrocytes than kidneys of WT mice, which was accompanied by lower amounts of secreted collagen I. Cell culture experiments suggested that the differentiation of monocytes into fibrocytes was dependent on the expression of CD73, but was independent of the extracellular adenosine concentration. Consequently, CD73 may promote renal fibrosis in a non-enzymatic and adenosine independent way. The transplantation of CD73-positive hematopoetic stem cells (hSC) into CD73-KO mice led to an increased development of fibrosis. The knock-out of CD73 in hSC of WT mice, however, did not affect fibrogenesis. In conclusion, expression of CD73 on either hSC or local renal cells appears to be crucial for the development of renal fibrosis, In summary, CD73 is induced in the UUO model and CD73-dependent signaling stimulates the progression of renal fibrosis. CD73 therefore may constitute a possible pharmacological target for the treatment of renal fibrosis.
Databáze: OpenAIRE
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