TY  - THES
A1  - Islinger, Florian
T1  - Untersuchungen zum Wirkmechanismus des klinisch angewandten Schwermetallchelators 2,3-Dimercapto-1-Propansulfonsäure (DMPS)
T1  - Investigation of the renal handling of the heavy metal chelator DMPS (2,3-dimercapto-1-propanesulfonic acid)
N2  - Die Niere stellt das wichtigste Zielorgan für die Akkumulation von anorganischem Quecksilber dar. Versuche an Ratten ergaben, dass bereits wenige Stunden nach Injektion einer geringen Menge Quecksilberchlorid 50% dieser Dosis in den Nieren akkumuliert war. Durch verschiedene Untersuchungen wurden die proximale Tubuli (Pars convoluta et recta) als Ort der Quecksilber-Anreicherung identifiziert. Der Schwermetallchelator DMPS (2,3-Dimercapto-1-Propansulfonsäure) ist heutzutage das Mittel der Wahl für die Behandlung von Vergiftungen mit anorganischem Quecksilber. DMPS hat sich gegenüber dem früher verwendeten BAL aus mehreren Gründen als überlegen erwiesen: in klinischen Tests bezüglich der Quecksilberentgiftung zeigt DMPS die größere Wirksamkeit, kann oral angewendet werden und ist zudem weitaus weniger toxisch als sein Vorgänger BAL. Jedoch war der Wirkmechanismus von DMPS nicht genau bekannt. Allerdings existieren zahlreiche in-vivo- und in-vitro-Studien, die zeigen, dass das organische Anion DMPS ein Substrat des „klassischen Organische-Anionen-Transportsystems“ bzw. des 1997 klonierten, tertiär aktiven Anionenaustauschers OAT1 sein könnte. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob eine direkte Interaktion zwischen DMPS und OAT1 stattfindet und DMPS ein Substrat von OAT1 ist. Von entscheidendem Interesse war dabei die Frage, ob der Redoxzustand von DMPS (reduziert-monomer, oxidiert-dimer) einen Einfluß auf einen möglichen Transport durch OAT1 hat. Darüber hinaus sollte die Rolle von Albumin, welches unter physiologischen Bedingungen im Blutkreislauf des Menschen in hoher Konzentration vorhanden ist, bei diesem Vorgang geklärt werden. In einem zweiten Teil lag das Interesse auf den Mechanismen, die DMPS und v.a. den intrazellulär gebildeten Quecksilber-DMPS-Komplex (Hg-DMPS-Chelat) aus der Tubuluszelle sezernieren und damit aus dem Organismus eliminieren. Dabei sollte insbesondere die Rolle des apikal lokalisierten, passiven Transporters OAT-K2 („kidney-specific“ Organische-Anionen-Transporter 2) geklärt werden. Die Untersuchung der Transportvorgänge an hOAT1 (menschliches Ortholog von OAT1) und OAT-K2 wurden an Xenopus laevis Ooztyen, HeLa-Zellen sowie OK-Zellen durchgeführt Das organische Anion DMPS war sowohl in reduzierter als auch in oxidierter Form in der Lage, den Transport von PAH kompetitiv zu hemmen: Ki (reduziertes DMPS) = 22.4 mM bzw. Ki (oxidiertes DMPS) = 66.0 mM DMPS-Äquivalente. Bei Anwesenheit von 0.1mM Albumin erlosch die Hemmung des PAH-Transports durch reduziertes und oxidiertes DMPS vollständig. Albumin alleine hatte hingegen keinen Einfluß auf den PAH-Transport durch hOAT1. Die Transstimulations-Experimente an hOAT1-transfizierten HeLa-Zellen zeigten, dass reduziertes und oxidiertes DMPS den Efflux von PAH stimulieren konnten: innerhalb von drei Minuten wurden so 10 bzw. 8% des PAH-Zellgehaltes aktiv über hOAT1 aus der Zelle sezerniert. Das Hg-DMPS-Chelat hatte im Gegensatz zu den beiden Einzelkomponenten Quecksilber und DMPS keinen hemmenden Einfluß auf den PAH-Transport in Oozyten. Damit hat der Komplex auch keine Affinität zu hOAT1, womit der basolaterale Weg für die Elimination des gebundenen Quecksilbers aus der Zelle keine Rolle spielt. Untersuchungen an OAT-K2 konnten aufgrund eines zu niedrigen Expressionsniveaus des Transporters in Oozyten und MDCK-Zellen nicht durchgeführt werden. OK-Zellen, die OAT1 aufgrund ihres Ursprungs aus dem proximalen Tubulus des Opossums endogen exprimieren, waren in der Lage, reduziertes DMPS transzellulär zu sezernieren. Ein Teil dieses Transports konnte durch PAH inhibiert werden. Damit zeigte sich nicht nur, dass hOAT1 DMPS als Substrat für den Transport über die basolaterale Membran akzeptiert, sondern darüber hinaus auch, dass in der apikalen Membran der Tubuluszelle Transporter lokalisiert sind, die DMPS in das Tubuluslumen sezernieren können. Die vorliegenden Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass hOAT1 eine tragende Rolle im Wirkmechanismus des Quecksilberantidots DMPS spielt: hOAT1 ist entscheidend am Transport von DMPS an den Ort der Vergiftung, die proximale Tubuluszelle, beteiligt. Dabei spielt es keine Rolle, ob die reduzierte oder oxidierte Form am Transporter vorliegt, da beide nachweislich Substrate von hOAT1 sind. Von wesentlicher Bedeutung ist die lockere Bindung von DMPS an Albumin, die DMPS einerseits vor einer raschen glomerulären Filtration bewahrt, andererseits aber durch einfaches Abdiffundieren eine rasche Gleichgewichtseinstellung mit dem perivaskulären Intersitium der Niere und anschließenden Transport in die Tubuluszelle erlaubt. Das intrazellulär gebildete Hg-DMPS-Chelat hat im Gegensatz zu DMPS keine Affinität zu hOAT1, wodurch eine Rückkehr des mobilisierten Quecksilbers in den Körperkreislauf auf diesem Weg verhindert wird.
N2  - The kidney is the primary target organ in which inorganic mercury (Hg2+) accumulates and expresses its toxic effects. It has been shown that the chelating agent DMPS can rapidly reduce the renal burden of mercury and increase the urinary excretion of mercury. However, the cellular and molecular basis of its efficacy is still unknown. A number of previous studies implicated that the "classical organic anion secretory pathway" is involved in the secretion of DMPS and its chelating products. In this study we used the human isoform of the Organic Anion Transporter (hOAT1) expressed in the Xenopus oocytes expression system to study the interaction of DMPS and its mercury chelates with hOAT1. [3H]PAH was used to show the transport activity of hOAT1 (Km=3.9 mM ±1.3). Uptake of [3H]PAH was inhibited by DMPS (Ki=22.4 mM ± 8.4). We also investigated the interaction of oxidized DMPS with hOAT1 since it has been shown that at least 80% of DMPS in the blood is oxidized within 30min. Oxidized DMPS also inhibited uptake of [3H]PAH (Ki=66 ±13.6mM). In contrast, we found no interaction of the DMPS-Hg-Chelate with hOAT1. To determine whether reduced and oxidized DMPS are transported by hOAT1 we examined the effect of inwardly directed anion gradients on [3H]PAH-loaded HeLa-cells transiently transfected with hOAT1: PAH, DMPS and oxidized DMPS significantly transstimulated efflux of [3H]PAH. These data suggest that hOAT1 can transport reduced and oxidized DMPS, whereas the DMPS-Hg-Chelate does not seem to have any affinity for the transporter. Therefore hOAT1 seems to play a fundamental role in the antidotal action of DMPS by giving the antidote access to the cells of the proximal tubule, the primary site of mercury accumulation. Moreover, the formation of the DMPS-Hg chelate in the blood plasma prevents more mercury from accumulating in the kidney and, once the DMPS-Hg-Chelate has formed inside the tubule cell, no back leak to the blood via hOAT1 is possible because the DMPS-Hg-Chelate has no affinity to hOAT1. The importance of other mechanisms, particularly transport of DMPS and its chelates across the apical membrane of proximal tubule cells, are at present not known.
KW  - Quecksilber
KW  - DMPS
KW  - OAT1
KW  - Niere
KW  - mercury
KW  - DMPS
KW  - OAT1
KW  - kidney
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6358
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hesse, Britta Dorothea
T1  - Modulation des renalen organischen Anionentransporters hOAT1 durch EGF
T1  - Modulatory effects of EGF on renal organic anion transporter hOAT1
N2  - Eine der Hauptaufgaben der Niere besteht in der Ausscheidung körpereigener und körperfremder Abfallstoffe und Stoffwechselmetabolite. Eine Reihe dieser Substanzen gehört zur Gruppe der organischen Anionen, diese werden mit Hilfe eines eigenen Transportsystems aus dem Blut durch die Nierenepithelzelle in den Urin transportiert. Eines der wichtigsten Transportproteine dieses Ausscheidungssystems ist der organische Anionentransporter hOAT1 der basolateralen Zellmembran. Es ist bekannt, dass die an der Stoffausscheidung beteiligten Transportproteine modulatorischen Einflüssen unterliegen können. Kürzlich fanden sich an OK (opossum kidney)-Zellen Hinweise, dass der Wachstumsfaktor EGF das Transportsystem für organische Anionen stimulieren kann, ohne dass die genaue Identität der beteiligten Transportproteine aufgeklärt wurde. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals der akute, modulatorische Einfluß des Wachstumsfaktors EGF auf ein definiertes menschliches Transportprotein für organische Anionen, den hOAT1, untersucht. Die menschliche Nierenepithelzelllinie IHKE1 wurde zu diesem Zweck mit dem hOAT1-Transportprotein stabil transfiziert. Die Versuchsergebnisse zeigten eine hohe basolaterale Transportaktivität der transfizierten Zellen für organische Anionen, und nach einer zehnminütigen Vorinkubation mit EGF eine deutliche Stimulation der basolateralen Aufnahmeaktivität. Durch EGF wird also in menschlichen Nierenepithelien der organische Anionentransport akut über das hOAT1-Protein in der basolateralen Zellmembran stimuliert. Es konnte gezeigt werden, dass die intrazelluläre Signaltransduktion dieses stimulierenden Effektes durch die MAPKinasen ERK1/2 vermittelt wird. In der Absicht, mehr Aufschluss über die Mechanismen der intrazellulären Signaltransduktion vom EGF-Rezeptor an den hOAT1 zu gewinnen, etablierten wir das System aus EGF-Rezeptor HER1 und Anionentransporter hOAT1 für weitere Versuche in der CHO-Zelllinie. In CHO-HER1-Zellen führte eine Vorinkubation mit EGF zu einer Phosphorylierung der MAPKinasen ERK1/2, und CHO-hOAT1-Zellen zeigten im Gegensatz zum CHO-Wildtyp eine deutliche Transportaktivität für Fluorescein. In ko-transfizierten CHO-HER1-hOAT1-Zellen konnte in IHKE1-hOAT1-Zellen ein modulatorischer Effekt des Wachstumsfaktors auf die Aktivität des Anionentransporters nachgewiesen werden. EGF bewirkte jedoch hier keine Stimulation, sondern eine (ebenfalls über die Phosphorylierung der MAPKinasen ERK1/2 vermittelte) Hemmung des hOAT1-Transportproteins. EGF wirkt also in den unpolaren CHO-Zellen genau gegensätzlich auf das hOAT1-Transportprotein wie an der basolateralen Membran der polaren, epithelialen IHKE1-Zellen, in beiden Fällen wird jedoch die Wirkung über die MAPKinasen ERK1/2 vermittelt. Wie reagieren nun in polaren IHKE1-Zellen hOAT1-Proteine, die sich nicht in der basolateralen Membran befinden? Zur Klärung dieser Frage nutzten wir den Umstand, dass der hOAT1 in transfizierten IHKE1-hOAT1-Zellen stark überexprimiert wird, und untersuchten die Wirkung von EGF auf die apikale Fluoresceinaufnahme. Im Transportversuch zeigte sich in IHKE1-hOAT1-Zellen ohne EGF eine gegenüber dem Wildtyp signifikante Fluoresceinaufnahme an der apikalen Membran. Auf eine Vorinkubation mit EGF reagierten IHKE1-hOAT1-Zellen mit einer Hemmung dieser apikalen Fluoresceinaufnahme. Die hOAT1-Transportproteine in der apikalen Membran der IHKE1-hOAT1-Zellen reagierten somit genauso auf EGF wie Transportproteine in unpolaren CHO-Zellen: In beiden Versuchsaufbauen fand sich eine Hemmung der Fluoresceinaufnahme. In CHO-Zellen wurde diese Hemmung vermittelt über eine Phosphorylierung der MAPKinasen ERK1/2, in IHKE1-Zellen jedoch erfolgte die Hemmung unabhängig davon. Ein stimulierender Effekt von EGF auf den hOAT1, den die Ergebnisse an OK-Zellen nahegelegt hatten, fand sich nur an der basolateralen Membran von IHKE1-hOAT1-Zellen. Ob die unterschiedliche Wirkung von EGF auf hOAT1-Transportproteine in der basolateralen und der apikalen Nierenepithelmembran eine physiologische Bedeutung hat, lässt sich nur vermuten. Denkbar wäre jedoch, dass durch gleichzeitige Stimulation der basolateralen Aufnahme und Hemmung des Rücktransportes durch die apikale Membran eine ausreichende Sekretion organischer Anionen über EGF vermittelt auch bei entzündlicher Schädigung des Nierencortex oder im Falle einer Ischämie gewährleistet bleibt.
N2  - We recently showed that, in a proximal tubule cell line (opossum kidney cells), epithelial growth factor (EGF) stimulates basolateral organic anion transport (OAT) via ERK1/2, arachidonic acid, phospholipase A2, and generation of prostaglandins. PGE2 binds the prostanoid receptor and, thus, activates adenylate cyclase and PKA, which stimulate basolateral organic anion uptake. In the present study, we investigated whether this regulatory cascade is also true 1) for ex vivo conditions in isolated renal proximal (S2) tubules from rabbit and 2) in a human renal epithelial cell line stably expressing human OAT1 (IHKE-hOAT1). EGF activated ERK1/2 in S2 tubules and IHKE-hOAT1, and, in both cases, inhibition of ERK activation (by U-0126) abolished this stimulation. In S2 tubules and IHKE-hOAT1, EGF led to an increase of organic anion uptake, which again was inhibited by U-0126. PGE2 stimulated basolateral organic anion uptake in rabbit S2 tubules and IHKE-hOAT1. EGF- and PGE2-mediated stimulation of organic anion uptake was abolished by inhibition of PKA in rabbit S2 tubules and IHKE-hOAT1, respectively. We conclude that 1) stimulation of basolateral organic anion uptake by EGF or PGE2 is a widespread (if not general) regulatory mechanism, 2) the signal transduction pathway involved seems to be general, 3) stimulation of basolateral organic anion uptake by EGF or PGE2 is also present under ex vivo conditions and, thus, is not a cell culture artifact, 4) activation of OAT1 is sufficient to explain the stimulatory effects of EGF and PGE2 in opossum kidney cells and rabbit S2 segments, and 5) stimulation of basolateral OAT1 by EGF or PGE2 is also important in humans and, thus, may have clinical implications. Physiologically, OAT1 is located in the basolateral membrane of proximal tubular cells. During renal damage loss of polarity occurs in renal epithelial cells, leading to missorting of proteins or complete loss of polarity. Missorting or loss of polarity generally leads to disturbance of vectorial transport. In the present study, hOAT1 was expressed in human renal epithelial IHKE cells (IHKE-hOAT1) and in non polarized CHO cells (CHO-hOAT1). Because EGF and its receptor is described to play on important role in recovery from renal damage, we compared the regulation of hOAT1 by EGF in the (a) basolateral and (b) apical membrane of epithelial cells, and in (c) non polarized cells, resembling the above mentioned pathophysiological situations. Expression of hOAT1 was verified by determination of the kinetic parameters (using fluorescein as a substrate) and western blot (CHO-hOAT1) or RT-PCR (IHKE-hOAT1). To investigate the EGF effect on hOAT1, CHO-hOAT1 cells were additionally co-transfected with the human EGF receptor HER1. In agreement with previous publications, incubation of IHKE-hOAT1 cells with EGF increased fluorescein uptake via basolateral hOAT1. In opposite, EGF inhibited hOAT1 mediated fluorescein uptake across the apical membrane of IHKE-hOAT1 cells. Additionally EGF inhibited hOAT1 mediated fluorescein uptake into non polarized CHO-hOAT1-HER1 cells, too. In summary, we confirmed that EGF stimulates basolateral uptake of organic anions (a) in proximal tubular cells mediated by hOAT1. However, EGF inhibits hOAT1 located in the apical membrane (b) or in non polarized cells (c). Renal failure is associated with successive loss of epithelial polarity. Therefore, inverted regulation of hOAT1 falsely located in the apical membrane of proximal tubular cells may be part of a mechanism stabilizing organic anion secretion in pathophysiological situations.
KW  - Niere
KW  - EGF
KW  - hOAT1
KW  - Transporter
KW  - kidney
KW  - EGF
KW  - hOAT
KW  - transporter
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18901
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bauer, Boris Alexander
T1  - Induktion von NF-κB durch Albumin in immortalisierten humanen proximalen Tubuluszellen (IHKE-1)
T1  - Albumin induces NF-κB expression in immortalized human proximal tubule-derived cells (IHKE-1)
N2  - Hintergurnd: Erhöhte glomeruläre Filtration von Proteinen im Rahmen chronoischer Nierenenerkrankungen geht mit tubulointerstitiellem Schaden einschließlich Entzündung und fortschreitendem Funktionsverlust der Nierenfunktion einher. Proteine wie Albumin scheinen dabei per se eine pathogenetische Rolle zu spielen. Der Transkriptionsfaktor nuclear factor kappa B (NF-kB) scheint an den durch Proteinüberladung verursachten Pathomechanismen der Nierenentzündung beteiligt zu sein. Um die Albumin-induzierte Expression von NF-kB sowie die Expression des NF-kB-regulierten proinflammatorischen Zytokins Tumor Necrosis Faktor alpha (TNF-a) nach Exposition mit Albumin in humanen proximalen Tubuluszellen zu überprüfen, exponierten wir humane, von proximalen Tubuluszellen abstammende Zellen (IHKE-1) mit bovinem Serumalbumin (BSA: 50 und 500 microg/ml). Die NF-KB- und TNF-a-spezifische mRNA-Expression wurde durch RT-PCR bestimmt. NF-kB-spezifische Proteinexpression wurde mit Western-Blot-Verfahren analysiert. Ergebnisse: Albumin-induziert einen Anstieg der NF-kB-spezifischen mRNA-Expression und NF-kB-spezifischen Proteinexpression. Diese Effekte werden durch den Protein Kinase C-Inhibitor Bisindolylmaleimid und den Tyrosin Kinase Inhibitor Herbimycin A gehemmt. Ein Albumin.induzierter Anstieg der TNF-a-spezifischen mRNA-Expression als biologischer inflammatorischer Parameter war als mit der NF-B-Aktivität assoziiert messbar.
N2  - Background: Enhanced glomerular filtration of proteins in the setting of chronic renal diseases is accopmpagnied by tubulointerstitial damage including inflammation and renal function deterioration. Proteins such as albumin seem to be a pathogenetic factor per se in this setting. The nuclear transcription factor kappa B (NF-KB) seems to be involved in protein-overload stimulated renal inflammatory pathomechanisms. To investigate albumin-induced NF-kappaB expression as well as the expression of the NF-KB-regulated pro-inflammatory cytokine Tumor necrosis factor alpha (TNF-a) upon exposure to albumin in human proximal tubular cells, we exposed human renal proximal tubule-derived cells (IHKE-1) to bovine serum albumin (BSA: 50 and 500 microg/ml). The NF-KB and TNF-alpha specific mRNA expression was detected by RT-PCR. NF-kappaB specific protein expression was analysed by Western blot. RESULTS: Albumin-exposure induced an increase in NF-kappaB specific mRNA expression and NF-kappaB protein expression. These effects are decreased by the protein kinase C (PKC) inhibitor bisindolylmaleimide I (BIM) and the tyrosine kinase inhibitor herbimycin A. An albumin-induced increase in TNF-alpha specific mRNA expression as biological, inflammatory parameter associated with the albumin-induced NF-kappaB activity was detectable.
KW  - Nierenfunktion
KW  - Proximaler Tubulus
KW  - Genregulation
KW  - Albumin
KW  - NF-κB
KW  - kidney
KW  - albumine
KW  - NF-κB
KW  - Protein Kinase C
KW  - Tyrosine Kinase
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-56996
ER  -