Calcineurin-abhängige Regulation der renalen Na-(K-)Cl-Cotransporter (II)

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Bachmann; Dr. Kerim Mutig
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie ; Anatomie und Physiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244927828

Systemische Salz- und Wasserhomöostase und Blutdruckregulation haben engen Bezug zu tubulären Transportprozessen in der Niere. Das distale Nephron (aufsteigende Schleife [TAL], distales Konvolut [DCT] bestimmt mit den Na-(K-)Cl-Kotransportern (Cation-chloride cotransporters, CCC) über die Salzresorption die Volumenregulation entscheidend mit. Zu diesen gehören der NKCC2 für den TAL und der NCC für den DCT. Beide werden durch eine Kaskade von Phosphokinasen (WNK/SPAK/OSR1) über Phosphorylierungsschritte aktiviert. Defekte in der Kaskade führen zu Fehleinstellungen der Homöostase. Anhand des monogenetisch bedingten Pseudohypoaldesteronismus (PHA-II) mit tubulärer Salzretention sind WNK1 und WNK4 Funktionen von uns charakterisiert, ein Zusammenhang zu ihrem Cullin/Kelch-like-vermittelten Abbau und resultierender NCC-Aktivierung hergestellt, und eine neue, überaktivierende WNK1 Mutante beschrieben worden. Die kalziumabhängige Serin-Threonin-Phosphatase Calcineurin kontrolliert diese Schritte. Calcineurininhibitoren (CNI; Tacrolimus, Cyclosporin A) werden zur Immunsuppression nach Transplantationen erfolgreich eingesetzt, doch zählen Volumenretention und Hypertonie zu ihren Nebenwirkungen. Wir haben gezeigt, dass unter CNI ein PHA-II-ähnliches Defektbild mit tubulärer Salzretention entsteht. Diese ließ sich durch Hemmung des NCC mit Thiaziddiuretika deutlich verringern. Eine Beteiligung des Furosemid-sensitiven NKCC2 wurde ebenfalls nachgewiesen. Zur Analyse der beteiligten Mechanismen wurden Calcineurin-Isoformen und die CNI-bindenden Immunophiline lokalisiert und ein Immunophilin-defizientes Mausmodell ausgewertet. Bindungsstudien zwischen Calcineurin, den Kinasen und den CCC führten zur Identifikation von essentiellen Mittlerproteinen. Im Fortsetzungsantrag wird die Hypothese verfolgt, dass Calcineurin sowohl im TAL wie auch im DCT differentiell wesentliche regulatorische Aufgaben erfüllt. Die Interaktionen zwischen CCC, Calcineurin und Kinasen sollen mechanistisch validiert werden. Die Phosphataseaktivität von Calcineurin soll bestimmt und molekular spezifiziert werden. Die Bedeutung der Mittlerproteine Annexin A2, Calcineurin homologous Protein (CHP1) und SORLA sollen im Kontext der Phosphoregulation der CCC geprüft werden. Bei adaptiven Leistungen des DCT sollen proteasomaler Abbauweg, Aggresomenbildung und Autophagie im Kontext von Calcineurin- und WNK1-Funktionen untersucht werden. Die bei salzreicher, kaliumarmer Ernährung ("Western diet") auftretende Volumenretention soll mit Blick auf regulatorische Anpassungen der WNK-SPAK/OSR1-CN-CCC-Kette segmentspezifisch analysiert werden. CNI werden eingesetzt, um Status bzw. Interaktion der identifizierten Produkte im Langzeitversuch aufzunehmen. Endokrine Steuerkomponenten sollen hierbei berücksichtigt werden. Der Hintergrund für Therapeutische Optionen parallel zum Einsatz von Immunsuppressiva soll durch die Ergebnisse gefestigt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen