1Justus-Liebig-Universität Giessen Physiologisches Institut Gießen, Deutschland
Hintergrund: Die chronische arterielle Hypertonie zählt zu den wichtigsten eigenständigen Risikofaktoren für das gesamte Herz-Kreislaufsystem und ist von zentraler Bedeutung für die kardio-vaskuläre Morbidität und Mortalität. Entscheidend an der Blutdruckregulation beteiligt, zählen die Nieren selbst zu den Endorganen, die in Folge einer dauerhaften Blutdruckerhöhung geschädigt werden können.
Im Zusammenhang pathophysiologischer Anpassungsprozesse als unmittelbare Reaktion auf Stressoren wie die chronische Hypertonie sind in letzter Zeit die Energie bereitstellenden Mitochondrien als potentielle therapeutische Targets zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt. Die Bedeutung mitochondrialer Uncoupling proteine (UCPs) innerhalb des Herz-Kreislaufsystems ist noch immer unklar; sowohl die Aufgaben unter physiologischen Bedingungen als auch ihr Stellenwert in der Genese und Progression verschiedener Herz-Kreislauferkrankungen sind Gegenstand der aktuellen Forschung.
Von den fünf UCP-Isoformen dominiert in der Niere mit großem Abstand die Expression von UCP2. Aufgrund seiner molekularen Charakteristika sowie der intrazellulären Lokalisation werden UCP2 wichtige Funktionen bei der Regulation mitochondrialer Radikale, der Calcium-homöostase sowie dem Glukosemetabolismus zugeschrieben.
Zielsetzung: Zur Untersuchung der Bedeutung von UCP2 für die Funktion, den Metabolismus und den Radikalstoffwechsel der Niere wurden auf zellulärer und molekularer Ebene renale Parameter von Wildtyp- und UCP2-Knockout-Ratten analysiert. In weiteren Versuchsgruppen wurde über eine vierwöchige Applikation von L-NAME der Einfluss einer systemischen Hypertonie untersucht.
Ergebnisse: Unsere Befunde weisen darauf hin, dass UCP2 in der Niere vorrangig den zellulären Glucosestoffwechsel beeinflusst. Sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene konnte in UCP2-Knockout-Ratten eine Herabregulation der Pyruvatdehydrogenase E1 (alpha-Untereinheit) sowie eine Heraufregulation der Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehyrogenase gezeigt werden, ohne dass der L-NAME-induzierte Blutdruckanstieg Einfluss nahm. Darüber hinaus führte sowohl der UCP2-Knockout als auch die alleinige L-NAME Applikation zu einem Anstieg der Superoxid-Spiegel. Das Albumin/Creatinin Verhältnis sowie die Konzentration von BUN (Blood-Urea-Nitrogen) stiegen Genotyp-unabhängig unter dem L-NAME induzierten Blutdruckanstieg an.
Schlussfolgerung: Unsere Befunde weisen darauf hin, dass UCP2 in der Niere sowohl den Glukosemetabolismus an der Verbindungsstelle zwischen Glykolyse und Citratzyklus reguliert als auch Einfluss auf die Produktion von Superoxid nimmt.