Epigenetische Therapie mit niedrig dosiertem Hydralazin verhindert die Progression vom akuten ins chronische Nierenversagen im Mausmodell
Epigenetic therapy with low-dose hydrazine prevents progression of acute kidney injury to chronic kidney disease in a mouse model
von Ulrike Steinle
Datum der mündl. Prüfung:2019-10-30
Erschienen:2019-10-22
Betreuer:Dr. Björn Tampe
Gutachter:Prof. Dr. Michael Zeisberg
Gutachter:Prof. Dr. Alfred Neeße
Gutachter:Prof. Dr. Margarete Schön
Zum Verlinken/Zitieren:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7692
Dateien
Name:Dissertation Ulrike Steinle SUB.pdf
Size:3.54Mb
Format:PDF
Lizenzbestimmungen:
Zusammenfassung
Englisch
Acute kidney injury (AKI) and progressive chronic kidney disease (CKD) are intrinsically tied syndromes. In this regard, the acutely injured kidney often does not achieve its full regenerative capacity and AKI directly transitions into progressive CKD associated with renal fibrosis. Underlying mechanisms of such AKI-to-CKD progression are still incompletely understood and specific therapeutic interventions are still elusive. Because epigenetic modifications play a role in maintaining tissue fibrosis we used a murine model of unilateral ischemia-reperfusion injury to determine whether aberrant promoter methylation of RASAL1 contributes causally to the switch between physiological regeneration and tubulointerstitial fibrogenesis, a hallmark of AKI-to-CKD progression. It is known that the antihypertensive drug hydrazine has demethylating activity, and that its optimum demethylation activity occurs at concentrations below blood pressure-lowering doses. Administration go low-dose hydralazine effectively induced expression of hydroxylase TET3, which catalyzed RASAL1 hydroxymethylation. Hydralazine-induced CpG promoter demethylation subsequently attenuated renal fibrosis and preserved excretory renal function independent of its blood pressure-lowering effects. In comparison, RASAL1 demethylation and inhibition of tubulointerstitial fibrosis was not detected upon administration of the angiotensin-converting enzyme inhibitor Ramipril in this model. Thus RASAL1 promoter methylation and subsequent transcriptional RASAL1 suppression plays a causal role in AKI-to-CKD progression.
Keywords: acute kidney injury; RASAL1; low-dose hydralazine
Deutsch
Die Progression chronischer Nierenerkrankungen stellt ein imminentes Problem in der klini-schen Nephrologie dar, da effektive Therapiestrategie bislang nicht zur Verfügung stehen. Die gemeinsame Endstrecke nahezu aller chronischen Nierenerkrankungen ist die progrediente Fib-rosierung, welche durch Aktivierung von Fibroblasten und exzessiver Bildung von Extrazellu-lärmatrix verursacht wird. Epigenetische Veränderungen tragen hierbei mechanistisch zur Akti-vierung von Fibroblasten bei und stellen daher einen therapeutischen Ansatz dar. Vorarbeiten konnten bereits etablieren, dass der RAS-Suppressor RASAL1 durch eine epigenetische Ver-änderung, die sogenannte aberrante Promotormethylierung, transkriptionell supprimiert wird und durch die RAS-Stimulierung zur gesteigerten Fibroblastenproliferation und Fibrose in der Niere führt. Zudem konnte bereits etabliert werden, dass die Normalisierung aberranter Methyl-ierung durch Hydralazin Fibroseprozesse in multiplen Mausmodellen des chronischen Nieren-versagens gehemmt werden kann. Mechanistisch beruht dies auf Induktion der DNA-Dioxygenase TET3, welche den wichtigen Schritt für aktive Demethylierung, sog. Hydroxyme-thylierung, vermittelt. In dieser Arbeit wurde aufbauend auf diesen Erkenntnissen untersucht, ob Hydralazin in einem Mausmodell des akuten Nierenversagens mit Übergang in eine chronische Niereninsuffizienz die Niere gleichsam schützen kann. Dazu wurde das severe IRI-Ischämiemodell bei Mäusen angewandt und zwei Tage präoperativ niedrig dosiert Hydralazin injiziert. Dahingegen erhielten die Kontrollgruppen entweder Kontrollpuffer oder Ramipril. Nach 42 Tagen wurden die Nie-rengewebe histopathologisch untersucht, dazu wurden unter Anwendung verschiedener Färbe-methoden Fibrosemaker und Übersichtsfärbungen der Nierenschnitte angefertigt und ausgewer-tet. Die Ergebnisse wiesen signifikante Verbesserungen von Fibrosemarkern und Übersichtsfär-bungen unter niedrig-dosierter Hydralazintherapie auf. Zudem zeigte sich ebenfalls eine Restau-ration der RASAL1-Expression, welche auf Normalisierung aberranter RASAL1-Promotormethylierung beruht. Dieser Demethylierungsprozess wurde durch TET3-vermittelte Hydroxymethylierung induziert, welches ebenso unter Hydralazin detektierbar ist. Außerdem wurde eine Zellkultur mit primären Fibroblasten aus murinen Nieren angelegt, diese erlaubten die genauen Analysen von Proliferationraten unter Hydralazin. Es wurden Fibroblastenkulturen fünf Tage mit dem pro-fibrotischen Faktor TGF-ß1 stimuliert, welcher bei Nierenfibrose ver-mehrt vorliegt und anschließend mit Hydralazin und Ramipril behandelt. Es wurde ein deutli-cher Rückgang der Zelldichte unter Hydralazin sichtbar, Ramipril zeigte hingegen keine signifi-kanten Effekte. Fasst man zusammen, so wurden durch diese Arbeit Einblicke in die möglichen therapeutischen Ansätze des akuten Nierenversagens mit Übergang in eine chronische Niereninsuffizienz er-langt. Dies könnte in zukünftigen Studien beitragen, Behandlungsstrategien in diesem Patien-tenkollektiv zu erarbeiten.
Schlagwörter: akutes Nierenversagen; Rasal1 Promotermethylierung; niedrig dosierte Hydralazintherapie
