Targeting macrophages during kidney repair and regeneration: Regulation of inflammatory and reparative macrophage activation by crosstalk between innate immune and WNT/beta-catenin pathways in acute kidney injury
Final Report Abstract
Thema 1: Es sollten die zellulären Mechanismen, die Makrophagen bei der Nierenregeneration bei entzündlichen Nierenerkrankungen regulieren untersucht werden. Neben ihrer Funktion, akute und chronische Entzündungsreaktionen in der Niere zu vermitteln, scheinen sie auch eine regenerative und reparative Rolle bei akuter Nierenschädigung zu spielen. Wir führten eine FACS-Analyse residenter Makrophagen/Dendritischer Zell(DC)-Populationen der gesunden Mausniere anhand der Oberflächenmarker CD11b und CD11c durch. Wir konnten zeigen, dass mononukleäre Phagozyten in der Mausniere sich in fünf distinkte Populationen mit unterschiedlichen Phänotypen und Funktionen aufteilen. Weiterhin sollten reparative renale mononukleäre Phagozyten mittels einer IL10-Reportermaus charakterisiert werden. Wir untersuchten zunächst die IL10-Produktion bei mononukleären Phagozyten im Kontext einer systemischen Inflammation im LPS-Mausmodel. Es zeigte sich, dass bis zu 40% der gesamten mononukleären Phagozyten aktiviert werden konnten, um IL10 auszuschütten. In der weiteren Analyse konnten wir nachweisen, dass die CD11b int CD11c int , F4/80 high (MPC3)-Population die stärkste Freisetzungsrate für IL10 aufweist. Des Weiteren charakterisierten wir die IL10-Freistzung nach bilateraler Ischämie/Reperfusion, ein Model für das akute Nierenversagen. Wir konnten einen Anstieg der IL10-produzierenden mononukleären Phagozyten bis zum 7. postinterventionellen Tag verzeichnen. Dieser Anstieg der IL10- Freisetzung in der Niere scheint mit der Verbesserung der Nierenfunktion zu korrelieren. Weitere Analysen zeigten, dass es sich bei den IL10 positiven Zellen zum Teil auch um Ly6C- positive Zellen handelt. Wir gehen daher davon aus, dass sowohl infiltrierende MPC als auch residente MPC an der IL10-Produktionbeteiligt sind. Thema 2: Da Podozyten in der Regel nicht proliferieren und sich daher bei einer Schädigung beispielsweise im Rahmen der FSGS nicht selbst ersetzen können ist ein Ersatz abhängig von Stammzellen bzw. Progenitorzellen. Wir konnten zeigen, dass eine RAAS-Blockade zu einem Anstieg der Podozyten im FSGS-Mausmodell führt. Reninzellen weisen eine hohe Plastizität auf und können unter anderem einen podozytären Phänotyp annehmen. Wir hatten die Hypothese, dass die RAAS-Blockade mit Enalapril oder Losartan zu einem Podozytenersatz durch Reninzellen als sogenannte Progenitorzellen führt. Ren1cCreERxRs-tdTomato-R CoRL Reportermäuse wurden mit Tamoxifen behandelt, um eine permanente Kennzeichnung (RFP) von Reninzellen zu erwirken. Wir induzierten eine experimentelle FSGS in diesen Mäusen durch Injektion eines zytotoxischen Antikörpers, der v.a. gegen Podozyten gerichtet ist und somit Podozyten depletiert. Wir konnten zeigen dass RAAS-Blockade mit Enalapril oder Losartan zu einer Proliferation von Reninzellen v.a. im Juxtaglomerulären Kompartment führt. Hier konnten wir erstmalig nachweisen, dass sich Reninzellen außer durch Umwandlung von glatten Muskelzellen (Rekrutierung) auch durch Proliferation vermehren können. Weiterhin konnten wir zeigen, dass durch RAAS-Blockade die Migrationsrate von Reninzellen vom Juxtaglomerulären in das intraglomeruläre Kompartment signifikant gegenüber den Kontrollgruppen (Wasser und Hydralazin) gesteigert ist. Sowohl die Anzahl der Glomeruli positiv für RFP-positive Reninzellen als auch die Zellzahl innerhalb der Glomeruli war in den beiden Gruppen mit RAAS-Blockade signifikant erhöht. Hierbei zeigte sich, dass die RAAS-Blockade die Transdifferenzierung von RFP-positiven Reninzellen in Podozyten, Parietalzellen und Mesangialzellen fördert. Wir gehen daher davon aus, dass eine RAAS- Blockade mit einem ACE-Hemmer oder AT1-Antagonisten bei der FSGS Reninzellproliferation und Plastizität steigert, um glomeruläre Zellen v.a. Podozyten zu regenerieren.
Publications
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Characterization of Reparative macrophages in the kidney using a novel IL10 reporter mouse: F4/80hi CD11b+ Macrophages as a major source of IL10 in the repair phase of kidney inflammation. Abstract. American Society of Nephrology - Kidney Week, Atlanta, November 2013
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Resident renal mononuclear phagocytes comprise five discrete populations with distinct phenotypes and functions. *Equal contribution. J Immunol. 2013 Sep 15;191(6):3358-72
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RAAS Inhibition Enhances Proliferation and Migration of Cells of Renin Lineage (CoRL) as Progenitors in Experimental FSGS. Abstract. American Society of Nephrology - Kidney Week, San Diego, November 2015
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Renin-Angiotensin-Aldosterone System Inhibition Increases Podocyte Derivation from Cells of Renin Lineage. JASN December 2016, 27 (12) 3611-3627
Lichtnekert J, Kaverina N, Eng DG, Gross K, Kutz JN, Pippin JW, Shankland SJ
