Zell-Matrix Interaktionen renaler tubulärer Epithelien: Implikationen des kortikalen Aktinzytoskeletts und der tubulären Basalmembran

• Antragsteller: Privatdozent Christoph B. Schell, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie ; Pathologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438496892

Die Inzidenz der chronischen Niereninsuffizienz (CKD) nimmt weltweit stetig zu. Bedingt durch nur eingeschränkte kausale Therapiemöglichkeiten erfordert dies vor allen Dingen in späteren Krankheitsstadien den Einsatz von Dialyseverfahren, die mit hohen sozioökonomischen Kosten und einer höchst eingeschränkten Lebensqualität der Patienten verbunden sind. Der zunehmende Organfunktionsverlust im Rahmen der CKD weist als pathomorphologisches Korrelat eine interstitielle Fibrosierung sowie eine progressive, renale tubuläre Atrophie auf. Diese tubuläre Atrophie ist charakterisiert durch morphologische Veränderungen der renalen Epithelien, sowie eine massive Verdickung und Multi-lamellierung der tubulären Basalmembran (TBM). Beruhend auf diesen Beobachtungen und unseren Vorarbeiten ist die zentrale Hypothese dieses Projektvorhabens, dass Veränderungen in der Zusammensetzung und Struktur der TBMProzesse der tubulären Atrophie beeinflussen und darüber hinaus in einer Störung der Zell-Matrix-Interaktion resultieren. Neben spezifischen Matrixrezeptoren (z.B. Integrin-Rezeptoren) sind komplexe zytoskelettale Maschinerien (z.B. kortikale Aktinnetzwerke) an der koordinierten Zell-Matrix-Interaktion beteiligt. Trotz maßgeblicher Fortschritte im Verständnis der renalen Fibrosierung im Kontext der CKD, ist das reziproke Zusammenspiel einer alterierten TBM und daraus resultierenden Veränderungen in der Zell-Matrix-Interaktion und Epithelmorphologie weitestgehend unverstanden. Daher sollen folgende Fragen im Rahmen des Projektvorhabens adressiert werden: 1) Wie ist die tubuläre Basalmembran zusammengesetzt und wie verändert sich die Komposition der extrazellulären Matrix (ECM) unter pathologischen Bedingungen? 2) Welche Rolle spielen kortikale Aktinzytoskelettstrukturen in der Regulation von Zell-Matrix-Interaktion renaler tubulärer Epithelien? Besteht eine reziproke Regulation zwischen der kortikalen Aktinmaschinerie und der ECM-Synthese? 3) Welchen Einfluss haben veränderte TBM-Strukturen auf die renale epitheliale Biologie (z.B. Mechanotransduktion)? Lassen sich diese Prozesse pharmakologisch beeinflussen? Hierbei soll die erste zentrale Fragestellung durch Verwendung innovativer, quantitativer proteomischer Messmethoden, ECM-Anreicherungsprotokollen und entsprechenden in vivo Modellen beantwortet werden. Durch Verwendung bereits neu-etablierter konditionaler Mausmodell soll der Beitrag und die spezifische Funktion kortikaler Aktinstrukturen auf TBM-Synthese und Zell-Matrix Interaktion in vivo geklärt werden. Mittels einer breiten Plattform von primären Zellsystemen, sowie CRISPR/Cas9 modifizierten Zellmodellen, biophysikalischen Messmethoden, innovativen ECM-Protokollen und Ko-Kulturansätzen soll schließlich der Frage nachgegangen werden, inwiefern veränderte TBM-Strukturen den epithelialen Phänotyp renaler Tubuluszellen beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Benedikt Sabass; Professor Dr. Oliver Schilling