Untersuchungen zur Regulation der Kohlenmonoxid-bedingten Stimulation der Erythropoetinsekretion bei der Ratte

Hintergrund: Die Synthese des Glykoproteins Erythropoetin (EPO) korreliert invers mit dem Sauerstoffangebot des arteriellen Blutes und steigt unter Hypoxie bis zu tausendfach. Es wird in der Literatur kontrovers diskutiert, inwieweit das autonome Nervensystem und seine Transmitter, die renale Gewebemenge oder die Durchblutung von Niere und Leber die EPO-Sekretion regulieren. Zielsetzung: In der vorliegenden Arbeit wurde anhand mikrochirurgischer Techniken sowie durch die Gabe verschiedener Neurotransmitter der Einfluss des autonomen Nervensystems, der renalen Gewebemenge und die Durchblutung von Leber und Niere auf die EPO-Sekretion untersucht. Methoden: Alle Versuche wurden in einem Modell Kohlenmonoxid (CO)-induzierter Hypoxie an nicht narkotisierten männlichen Sprague-Dawley Ratten durchgeführt. Hierzu wurde eine Dosis-Wirkungskurve der EPO-Spiegel im Serum, bezogen auf CO-Konzentrationen zwischen 0 und 1400 ppm CO, erstellt. Im ersten Teil der Arbeit wurden die EPO-Konzentration im Serum und die renale EPO-mRNA nach renaler Denervierung und Gabe von Propranolol (unselektiver beta-Adrenozeptorantagonist), Isoproterenol (unselektiver beta-Adrenozeptoragonist), Neuropeptid Y (NPY) und einem NPY-Antagonisten nach CO-Exposition bestimmt. Im zweiten Teil der Arbeit wurde mittels unilateraler oder subtotaler Nephrektomie der Einfluss der renalen Gewebemenge auf die EPO-Produktion untersucht. Die Durchblutung der Niere wurde vor CO-Exposition durch arterielle Stenosierung oder akute und chronische Ureterligatur im dritten Teil der Arbeit verändert. Im vierten Teil wurde geprüft, ob durch Arterialisierung der Leber über einen porto-renalen Shunt die EPO-mRNA-Expression in der Leber verändert werden kann. Teil fünf befasst sich mit den Auswirkungen von Hypoxie auf das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS). Ergebnisse: Die renale Denervierung bewirkte eine Linksverschiebung der Dosiswirkungskurve mit signifikant erhöhter EPO-Serumkonzentration bei mittlerer hypoxischer Stimulation (600 ppm CO). NPY konnte die Steigerung der EPO-Sekretion denervierter Tiere signifikant senken. NPY-Antagonisten sowie beta-adrenerge Blockade oder Stimulation veränderten die EPO-Sekretion nicht. Die Reduktion der renalen Gewebemasse durch einseitige/subtotale Nephrektomie senkte die EPO-Serumkonzentration und die renale EPO-mRNA-Expression unter starkem hypoxischen Stimulus, nicht jedoch unter milder Hypoxie. Eine akute Ureterligatur steigerte die EPO-Synthese signifikant. Nach chronischer Ligatur des linken Ureters wurde bei 600 ppm CO eine signifikante Verringerung der EPO-Serumkonzentration und des EPO-mRNA-Gehaltes der linken Niere im Vergleich zu Tieren mit akuter Ligatur des linken Ureters gemessen. Eine 70%ige Stenosierung der linken Nierenarterie veränderte EPO-Serumkonzentration und renalen EPO-mRNA-Gehalt nicht. Die EPO-Synthese in der Leber ließ sich durch starke hypoxische Stimulation bei Kontrolltieren um bis zu 28fach steigern. Die EPO-mRNA in der Leber betrug CO-konzentrationsabhängig zwischen 4% bis 7% des renalen EPO-mRNA-Gehaltes. Eine Oxygenierung des Pfortaderblutes vermochte die hepatische EPO-mRNA-Expression nicht zu verändern. Nur für das Modell der subtotalen Nephrektomie konnte eine signifikante Supprimierung der Plasmareninaktivität (PRA) gezeigt werden. Zwischen den übrigen genannten Gruppen waren keine Unterschiede in der PRA zu beobachten. Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse zeigen, dass das renale Nervensystem eine Rolle bei der Regulation der EPO-Sekretion spielt. NPY übt über die renalen Nerven eine tonische Hemmung auf die EPO-Produktion aus. Nach Entfernung von renaler Gewebemasse kann die Restniere bis zu einer Konzentration von 800 ppm CO den Verlust von Epozyten kompensieren. Bei stärkeren hypoxischen Stimuli sinkt die EPO-Synthese. Die renale Hypoperfusion nach Stenosierung der Nierenarterie scheint kein ausreichender Stimulus für eine Steigerung der EPO-Synthese zu sein. Die erhöhte EPO-Produktion nach akuter Ureterligatur lässt vermuten, dass es hierbei durch den gesteigerten renalen Blutfluss (RBF) und folglich erhöhter tubulärer Reabsorptionsarbeit zu einer verstärkten Hypoxie mit vermehrter Stimulation der EPO-produzierenden Zellen kommt. Dagegen führt eine chronische Ureterligatur zu einer Supprimierung der EPO-Produktion. Es bleibt unklar, ob hierfür der Funktionsverlust der EPO-produzierenden Zellen oder ein verminderter O2-Verbrauch der proximalen Tubuli verantwortlich ist. Die Antwort der Leber auf hypoxischen Stimulus erscheint unabhängig vom Sauerstoffgehalt des Pfortaderblutes. Eine Reaktivierung EPO-produzierender Hepatozyten scheint somit nicht möglich zu sein. Nur für das Modell der subtotalen Nephrektomie konnte eine signifikante Senkung der PRA gezeigt werden. Eine Beteiligung des RAAS an der Regulierung der EPO-Synthese ist unter den beschriebenen Versuchsbedingungen unwahrscheinlich.

Author

• Gebhard, Cathérine Simone

Identifier

hdl:10900/44985

OAI record oai:identifier

https://publikationen.uni-tuebingen.de/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=mets&identifier=oai%3Apublikationen.uni-tuebingen.de%3A10900%2F44985