Proteomische Analyse eines in-vitro-Modells für die interstitielle renale Fibrose: Der osmotische Stress als Fibrose-triggernder Faktor

Abstract

Die renale Fibrose stellt das Endstadium vieler Nierenerkrankungen dar und führt zum Organfunktionsverlust. Charakteristisch für die Fibrose ist die exzessive Akkumulation von Proteinen der extrazellulären Matrix (ECM). Dabei spielen die renalen Fibroblasten eine Schlüsselrolle. Um näheres über die genauen zellulären und molecularen Mechanismen der renalen Fibrose zu erfahren, führten wir eine vergleichende proteomische Analyse von zwei etablierten immortalisierten Zelllinien durch, nichtfibrotische Nierenfibroblasten (TK173) und fibrotische Nierenfibroblasten (TK188). Die Analyse beinhaltete die 2D-Gel-Elektrophorese und die Massenspektrometrie. Hierbei konnten 43 unterschiedlich exprimierte Proteine zwischen den beiden Zelllinien identifiziert werden. Darunter waren Fibrosemarker (z.B.: FIN, ACTA2, VIN, VIM, DES und KRT), Proteinmarker des ER (endoplasmatisches Retikulum)-Stresses und des UPR (unfolded protein response)-Pathways (GRP78, GRP94, ERP57, ERP72, PDI und CALR) sowie Proteine des oxidativen Stresses (PRDX1, PRDX2, PRDX6, SOD, PARK7 und HYOU1) in der fibrotischen Zelllinie TK188 hochreguliert. Bei selektierten Proteinen wurden die Ergebnisse durch Western-Blot und Immunfluoreszenz-Färbung bestätigt. Die Tatsache, dass die Proteine der Stresspathways in der fibrotischen Zelllinie hochreguliert waren, deutete auf einen möglichen Zusammenhang zwischen Aktivierung dieser Stresspathways und der Fibrose-Entwicklung hin. Dies wurde im zweiten Teil der Arbeit überprüft . Die nichtfibrotische Zelllinie (TK173) wurde einem osmotischen Stress mit hoher NaCl-Konzentration über lange Zeit ausgesetzt. Hierbei entwickelte sich ein fibrotischer TK188-ähnlicher Phänotyp. Die proteomische Analyse zeigte signifikante Expressionsänderungen von 27 Proteinen in der gestressten Zelllinie (TK173-NaCl) im Vergleich zu der normalen Zelllinie (TK173), davon 22 Proteine hochreguliert. Unter diesen Proteinen waren Fibrosemarker, ER-Stressproteine und Proteine des oxidativen Stresses. Bei ausgewählten Proteinen lieferten die Western-Blot-Analyse und die Immunfluoreszenzfärbung eine Bestätigung der Ergebnisse. In unserer Arbeit gelang es uns durch die proteomische Analyse eines in-vitro-Zellmodells (TK173/TK188) für die renale Fibrose, die identifizierung von typischen Fibrose-Markern und die Erkennung der Rolle einiger Stress-Pathways bei der Fibrose . Ferner wurde der Fibrose-triggerende Effekt des osmotischen Stresses über Aktivierung des oxidativen und ER-Stress nachgewiesen.