Charakterisierung der Reninzellrekrutierung in der Aldosteronsynthase-Knockout-Maus

Autor: Keßler, Catharina
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2014
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Popis: Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) lässt sich durch verschiedene Manöver, wie z. B. Salzmangeldiäten oder genetische Deletionen einer Komponente des RAAS, manipulieren. Die Effekte werden unter anderem an den reninbildenden Zellen beobachtet. Sie treten im ursprünglichen Zustand lediglich einschichtig an juxtaglomerulärer Position auf. Da ihre Anzahl variabel ist, kann sie sowohl zu- als auch abnehmen. Bleibt ein Stimulationszustand bestehen, so tritt eine zunehmende retrograde Rekrutierung der reninexprimierenden Zellen entlang des arteriellen Gefäßbaumes auf. In dieser Arbeit wurden folgende Versuchsgruppen analysiert. Eine Gruppe bestehend aus Wildtypmäusen mit unstimuliertem RAAS diente als Kontrolle. Eine zweite Wildtyp-Gruppe wurde eine Woche lang einer Salzdepletion in Kombination mit dem ACE-Hemmer Enalapril, zur RAAS-Stimulation, unterzogen. Bei der dritten Wildtyp-Gruppe wurde die Dauer dieser Diät auf drei Wochen verlängert. Des Weiteren wurden Aldosteronsynthase-Knockout-Mäuse, die von Geburt an ein stimuliertes RAAS aufweisen, untersucht. Dabei wurde eine Gruppe unter Normalbedingungen gehalten, während einer weiteren Gruppe eine zehntägige Niedrigsalzdiät verabreicht wurde, um das RAAS noch zusätzlich zu stimulieren. Die Wildtypen und Aldosteronsynthase-Knockout-Mäuse mit Normal- oder Niedrigsalzdiäten wurden im Hinblick auf die Gefäßmorphologie sowie die Renin-Konzentration und -Lokalisation verglichen. Um die Veränderungen gut darstellen zu können, wurden 3D Modelle der untersuchten Nierenausschnitte von Versuchstieren am Computer angefertigt. Sie wurden anhand von Serienschnitten der perfundierten und paraffinierten Nieren erstellt. Es folgte eine immunhistochemische Färbung des Renins und des Glattmuskelaktins, sowie das mikroskopische Fotografieren. Somit konnten zweidimensionale histologische Schnitte und 3D Rekonstruktionen beurteilt werden. Darüber hinaus wurden die Renin-mRNA-Level und die Volumina des Renins der Rekonstruktionen untersucht und verglichen. Die RAAS-Stimulation beim Wildtypen wurde durch eine ein- bzw. dreiwöchige Niedrigsalzdiät, in Kombination mit Enalapril, vorgenommen. Die pharmakologische Stimulation führt zu einer erhöhten Zahl reninbildender Zellen. Dieser Effekt lässt sich auch bei Untersuchung der Renin-mRNA-Level und der Volumina des Renins nachvollziehen. Ausgehend vom Wildtypen ohne Diät vervierfachen sich die gemessenen Werte nach einer Woche Diät und steigen nach drei Wochen um den Faktor 14. Die Zellen sind nicht länger, wie beim Wildtypen ohne Diät, auf die juxtaglomeruläre Position der afferenten Arteriolen begrenzt. Abhängig von der Dauer der Niedrigsalzdiät breiten sie sich zunehmend retrograd entlang des Gefäßbaumes aus. Des Weiteren findet sich bei längeren Stimulationszuständen eine juxtaglomeruläre Mehrschichtigkeit der reninbildenden Zellen, bis hin zu einer Clusterbildung. Außerdem sind reninbildende Zellen zu erkennen, die zum Teil aufgesetzt auf die Media auftreten. Eine andere histologisch gut nachvollziehbare Auswirkung ist die abnehmende Kolokalisation von Renin und Glattmuskelaktin, zugunsten des Renins. Die Gefäßmorphologie beim Wildtypen scheint durch Salzdepletion unverändert zu bleiben. Im Gegensatz zum unstimulierten Wildtypen zeigen die 3D Rekonstruktionen der Aldosteronsynthase-Knockout-Maus eine Vermehrung der reninproduzierenden Zellen. Der Effekt kann durch zehntägige Niedrigsalzdiät noch weiter gesteigert werden. Diese Befunde der 3D Modelle gehen mit der Messung der mRNA-Level und Volumina des Renins konform. Die mRNA zeigt, verglichen mit dem Wildtyp, einen siebenfachen Anstieg bei der Aldosteronsynthase-Knockout-Maus. Bei zusätzlicher Salzdepletion ist eine 32-fache Erhöhung zum Wildtypen zu beobachten. Die Volumina weisen eine elffache Steigerung ohne Diät sowie eine 20-fache Steigerung mit Niedrigsalzdiät der Aldosteronsynthase-Knockout-Maus gegenüber dem unstimulierten Wildtypen auf. Die Reninzellen treten bei der Aldosteronsynthase-Knockout-Maus bereits ohne Stimulation von den afferenten Arteriolen ausgehend bis hin zum arcuaten Seitenast auf. Mit zusätzlicher Stimulation des RAAS durch Salzdepletion wird die retrograde Rekrutierung der reninexprimierenden Zellen noch weiter gesteigert. Auch eine verringerte Kolokalisation von Glattmuskelaktin und Renin, sowie auf die Media aufgelagerte Reninzellen treten auf. Verglichen mit dem Wildtyp erscheint der Gefäßbaum der Knockout-Tiere, mit und ohne weitere RAAS-Stimulation, verdickt. Im Hinblick auf den Vergleich des Verteilungsmusters der reninexprimierenden Zellen scheinen sich die Aldosteronsynthase-Knockout-Maus und der Wildtyp, mit pharmakologisch stimuliertem RAAS, sehr zu ähneln. Ein eindrücklicher Unterschied kann jedoch das Gefäßsystem betreffend festgestellt werden. Der Gefäßbaum des Wildtypen bleibt auch mit Salzdepletion schlank, im Gegensatz dazu erscheint er bei der Aldosteronsynthase-Knockout-Maus verdickt.
The renin-angiotensin-aldosteron-system (RAAS) can be manipulated by the usage of different procedures such as salt deficiency diets or genetic deletion of one of the components of the RAAS. The effects can be recorded, on the renin-producing cells. In their original state, they merely occur with a single layer on juxtaglomerular position. As their number is variable, it can both increase and decrease. If a certain stimulation state persists, an increasing retrograde recruitment of the renin-expressing cells along the arterial vascular tree can be observed. In this dissertation the following test groups were analyzed. The first group, consisting of wild-type mice with non-stimulated RAAS, served as a control group. The second wild-type group was for one week subjected to a salt depletion in combination with the ACE-inhibitor enalapril for RAAS stimulation. For the third wild-type group the duration of this diet was extended to three weeks. Furthermore, aldosterone synthase knockout mice, which from birth are provided with a stimulated RAAS, were studied. For this experiment, one group was kept at normal conditions, whereas another group was administered with a ten-day low-salt diet in order to further stimulate the RAAS. With regard to the vascular morphology as well as the concentration and location of renin, the wild-type and knockout mice with normal- and low-salt diet were compared. In order to portray the alterations in an illustrative way, 3D models of the investigated laboratory animals' sector of the kidney were created. They were produced on the basis of a series of histological cuts of the perfused and paraffinated kidneys. This was followed by an immunohistochemical staining of the renin and the smooth muscle actin and by microscopic photographing. Hence, 3D histological incisions and 3D reconstructions could be evaluated. In addition, the renin mRNA level and the volumes of the renin of the reconstructions could be analyzed and a comparison between the two could be drawn. The stimulation of the RAAS at the wild-type was realized through a one-week or three-week low-salt diet in combination with the enalapril. The pharmacological stimulation led to an increased number of renin-producing cells. This effect becomes visible when analyzing the renin mRNA level and the volumes of the renin. Based on the wild-type without diet, the measured values quadruple after one week of diet and then after three weeks increase by a factor of 14. Compared to the wild-type without diet, the cells are no longer restricted to the juxtaglomerular position of the afferent arterioles. Depending on the duration of the low-salt diet, they spread in an increasingly retrograde way along the vascular tree. Moreover, enduring stimulation conditions generate a juxtaglomerular multi-layering of the renin-producing cells, culminating in clustering. Besides, renin-producing cells can be discerned, which partly go beyond the scope of the media. Another histological well traceable effect is the decreasing colocalisation of the renin and the smooth muscle actin, for the benefit of the renin. The vascular morphology of the wild-type seems to be unaffected by salt depletion. In contrast to the non-stimulated wild-type, the 3D reconstructions of the aldosterone synthase knockout mouse depict a proliferation of the renin-producing cells. This effect can be increased by ten-day low-salt diet. Results of the 3D model fall into line with the measurement of the mRNA level and the volumes of the renin. Compared to the wild-type, the aldosterone synthase knockout mouse displays a sevenfold increase in mRNA. With additional salt depletion the concentration increases thirty-two-fold compared to the wild-type's one. The volumes feature an eleven-fold increase without diet, as well as a twenty-fold increase with low-salt diet of the aldosteron synthase knockout mice as opposed to the non-stimulated wild-types. At the aldosteron synthase knockout mouse without stimulation, the renin cells already occur starting at the afferent arterioles right through to the arcuate side branch. With additional stimulation of the RAAS by means of salt depletion, the retrograde recruitment of the renin-expressing cells can even be augmented. Apart from that, a reduced colocalisation of the smooth muscle actin and the renin, as well as cells which go beyond the scope of the media, occur. Compared to the wild-type, the vascular tree of the knockout animals, with and without further stimulation of the RAAS, seems to be thickened. With regard to the distribution pattern of the renin-expressing cells, the aldosteron synthase knockout mice and the wild-type, with pharmacological stimulated RAAS, seem to resemble to a high degree. However, a noticeable difference concerning the vascular tree can be detected. Even with salt depletion, the vascular tree of the wild-type stays slim, whereas the vascular tree of the aldosteron synthase knockout mouse appears to be thickened.
Databáze: OpenAIRE
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