Glykogensynthasekinase bei der Regulation renal-tubulärer Phosphatresorption
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Antragsgemäß konnten wir die Mechanismen aufklären, über welche die Glykogensynthasekinase 3 (GSK3) in die Regulation renal-tubulärer Phosphatresorption eingreift. Wir konnten feststellen, dass Mäuse, welche eine Akt/SGK insensitive GSK3 exprimieren, vermehrt FGF23 ausschütten, das über Hemmung der renalen Calcitriol Bildung die renal-tubuläre Phosphatresorption einschränkt. Ursache der gesteigerten FGF23 Bildung ist eine gesteigerte Katecholaminausschüttung der Tiere. Wir konnten bei den Tieren ferner eine gesteigerte Adiponectin-Ausschüttung und eine Resistenz gegen ein, durch fettreiche Diät ausgelöstes, metabolisches Syndrom feststellen. Weitere Untersuchungen zur Regulation der FGF23 Expression und Freisetzung deckten eine stimulierende Wirkung von TGF-β2 und Aldosteron auf. Schließlich konnten wir zeigen, dass die FGF23 Bildung durch den Transkriptionsfaktor NFxB gesteigert wird, der über Stimulation des Cal+ Kanales Orai 1 und folgende Steigerung der intrazellulären Cal+ Konzentration wirkt. Wir konnten schließlich zeigen, dass die Expression von Orai 1 durch das Antidepressivum Lithium gesteigert wird, das folglich die FGF23-Freisetzung fördert und somit die Calcitriol-Bildung hemmt und die Plasmakonzentration von Phosphat senkt. In weiteren Untersuchungen zum Mineralhaushalt gelang uns die Aufdeckung mehrerer völlig neuer Mechanismen in der Regulation von Gefäß-und Gewebsverkalkung. Dabei untersuchten wir die Klotho-defiziente Maus, bei der FGF23 wegen Mangels an Klotho die renale Calcitriol- Bildung nicht hemmen kann. Die ungezügelte Calcitriol-Bildung mit folgender exzessiver intestinale Cal+- und Phosphat-Absorption zieht Hypercalciämie und Hyperphosphatämie mit massiver Gewebsverkalkung, frühem Auftreten vielerlei altersassoziierter Störungen und Tod binnen 120 Tagen nach sich. Wir konnten in diesen Tieren massiven Hyperaldosteronismus nachweisen und zeigen, dass der Mineralocorticoidrezeptorblocker Spironolacton die Gewebsverkalkung verzögert und das Leben der Tiere moderat verlängert. Wir konnten ferner zeigen, dass Bikarbonatzufuhr über Hemmung der intestinalen Phosphatabsorption die Plasmaphosphatkonzentration der Mäuse senkt und damit die Verkalkung mindert sowie die Lebensdauer moderat steigert. Eine dramatische Wirkung auf Verkalkung und Lebensdauer hatten jedoch Zufuhr von NH4Cl und in geringerem Ausmaß NH4NO3. Die Behandlung mit NH4C1 verhinderte — trotz anhaltend hoher Calcitriol-, Phosphat- und Calcium-Plasmakonzentrationen die Gewebsverkalkung komplett und verlängerte die Lebensdauer der Tiere 4-fach (♀) bzw. 12-fach (♂). Wir konnten zeigen, dass NH4Cl über Alkalinisierung saurer intrazellulärer Kompartimente wirkt, wodurch die osteogene Signaltransduktion unterbrochen wird. In vitro konnte die gleiche Wirkung durch H+ Pumpenhemmer Bafilomycin erzielt werden. Auf der Basis unserer Beobachtungen wird derzeit eine völlig neue Therapie entwickelt, die bei Niereninsuffizienz Gefäßverkalkung, Schlaganfall und Herzinfarkt verhindern soll. In weiteren Untersuchungen konnte die Beeinflussung der osteo-/chondrogenen Signaltransduktion durch Homoarginin nachgewiesen werden. In voltage clamp Untersuchungen konnte die Wirkung von Klotho auf die Glutamattransporter EAAT 1/2 sowie die den Spannungs-abhänggen K+ Kanal Kv 1.3 aufgedeckt werden. Die jeweiligen Störungen des Mineralhaushaltes wurden ferner bei experimenteller Proteinurie, in Janus kinase 3 defizienten Mäusen, in Shiga toxin 2 behandelten Mäusen und in Checkpoint kinase Chk2 defizienten Mäusen untersucht. Schließlich konnte gezeigt werden, dass Calcitriol einen tiefgreifenden Einfluss auf das Verhalten von Mäusen ausübt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Alesutan I, Feger M,Tuffaha R, Castor T, Musculus K,Buehling SS, Heine CL, Kuro-O M,Pieske B, Schmidt K, Tomaschitz A, Maerz W, Pilz S, Meinitzer A, Voelkl J, Lang F
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Zhang B, Yan J, Umbach AT, Fakhri H, Fajol A, Schmidt S, Salker MS,Chen H, Alexander D, Spichtig D, Daryadel A, Wagner CA, Föller M, Lang F
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Zhang B, Umbach AT, Chen H, Yan J, Fakhri H, Fajol A, Salker MS, Spichtig D, Daryadel A, Wagner CA, Föller M, Lang F
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Feger M, Hase P,Zhang B, Hirche F, Glosse P, Lang F, Föller M
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