Untersuchungen zur Expression und Regulation des niedermolekularen Hitzeschockproteins αB-Crystallin in der Niere in vivo und in vitro

Das kleine Hitzeschockprotein αB-Crystallin ist in vielen
verschiedenen Gewebetypen u.a. in der Niere nachweisbar. Es wird
sowohl unter physiologischen als auch unter pathophysiologischen
Bedingungen exprimiert. Viele verschiedene Stressfaktoren
induzieren in den betroffenen Zellen die Expression von
αB-Crystallin, das – wie viele andere Hsps - als molekulares
Chaperone die Zellen vor sonst letalen Umgebungseinflüssen schützt.
Dies wird bewerkstelligt, indem es partiell oder komplett
entfaltete, fehlgefaltete oder aggregierte Polypeptide bindet und
deren native Konformation wiederherstellt, oder bei irreversibler
Schädigung dem lysosomalen Abbau zuführt. Im Nierenmark stellen
hohe extrazelluläre Konzentrationen an NaCl und Harnstoff, die im
Rahmen der Harnkonzentrierung das interstitielle Milieu prägen, die
größte Bedrohung für die Zellen der medullären Nephronanteile dar.
Wie vorliegende Untersuchungen zeigen, exprimieren die Zellen der
medullären Sammelrohre und der dünnen Schenkel der Henle-Schleife
αB-Crystallin konstitutiv sehr stark und es macht im Innenmark etwa
2% des gesamten Zellproteins aus. Im Nierenkortex ist αB-Crystallin
hingegen kaum nachweisbar. Da die αB-Crystallin Expression parallel
zum osmotischen Gradienten vom Nierenkortex zum Innenmark ansteigt
und in Diurese im Nierenmark signifikant abfällt, kann man davon
ausgehen, dass die αB-Crystallin Expression wesentlich durch die
interstitielle Osmolalität reguliert wird. Diese Annahme wird durch
die vorliegenden in-vitro-Versuche mit MDCK-Zellen unterstützt, die
zeigen, dass αB-Crystallin durch hypertonen Stress induzierbar ist.
Interessanterweise führt auch eine erhöhte extrazelluläre
Harnstoffkonzentration zur αB-Crystallin Induktion. αB-Crystallin
wird daher vermutlich über andere Regulationsmechanismen induziert
als beispielsweise Hsp72, ein gut untersuchtes Hsp in der Niere und
TonEBP-Zielgen, welches durch erhöhte Harnstoffkonzentrationen
nicht induzierbar ist. Dafür spricht auch, dass bei der Induktion
von αB-Crystallin die JNK MAP-Kinase eine Rolle spielt und nicht
die p38 MAP-Kinase, die an der Expression vieler anderer durch
Hypertonizität induzierbarer Gene, u.a. Hsp72, beteiligt ist.
Interaktionen zwischen αB-Crystallin und Stukturen des Zytoskeletts
konnten im Rahmen dieser Arbeit nicht nachgewiesen werden. Die
Ergebnisse lassen vermuten, dass αB-Crystallin im Rahmen der
Harnkonzentrierung eine bedeutende Funktion für die Zellen im
Innenmark der Niere zukommt und dass dessen Expression nicht nur
durch hypertonen Stress, sondern auch durch hohe
Harnstoffkonzentrationen und vermutlich mehrere andere
Stressfaktoren im Nierenmark reguliert wird.