Der parazelluläre Weg des proximalen Tubulus - Untersuchungen regulativer Vorgänge zur Aufrechterhaltung der Kalziumhomöostase

Die Homoostase interstitieller Elektrolytkonzentrationen sichert die Funktion der Einzelzelle im Organismus. Uber die Ausscheidung von Elektrolyten und Wasser spielt die Niere eine Schlusselrolle in diesem Prozess. Bereits im proximalen Tubulus erfolgt die trans- sowie parazellulare Resorption eines Grosteils der glomerular filtrierten Molekule. Die Einbeziehung des parazellularen Weges fuhrt hierbei abhangig von der Permeabilitat der parazellularen Barriere zu einer Okonomisierung des transepithelialen Transportes (bis zu 10 Natrium Ionen pro ATP). Die parazellularen Eigenschaften eines Epithels werden durch Integration gewebespezifisch exprimierter Claudine in die Tight junctions bestimmt. Sie spielen somit eine kritische Rolle fur die Funktion des proximalen Tubulus im Dienste der Elektrolythomoostase. Die Daten dieser Arbeit unterstutzen die funktionelle Differenzierung des proximalen Tubulus in Subsegmente mit divergenten parazellularen Eigenschaften. In elektrophysiologischen Analysen zeigten initiale PCT-S2 Segmente bei einem transepithelialen Widerstand von 13,02 ± 1,81 Ωcm² eine ausgepragte parazellulare Anionenselektivitat (PNa/Cl von 0,58 ± 0,02). Spate S3-Segmente zeichneten sich bei deutlich erhohtem transepithelialen Widerstand von 20,04 ± 2,91 Ωcm² durch eine Reduktion der parazellularen Permeabilitat fur Chlorid Ionen aus (PCl 648,6 ± 112,5 10-3cm/h zu 261,5 ± 41,8 10-3cm/h). Strukturell konnte als Ursache dieser Befunde eine Steigerung der Claudin 2 sowie Claudin 12 Expression in spat proximalen S3 Segmenten gefunden werden, welche zu einer Verschiebung der parazellularen Permeabilitat (PNa/Cl von 1,37 ± 0,08) zu Gunsten von Kationen fuhrte. Elektrophysiologisch zeigten sich in spaten S3 Segmenten zudem Hinweise auf einen elektrogenen Elektrolyttransport (Vte von -1,18 ± 0,33 mV). Bei restriktivem luminalen Substratangebot im Rahmen der Versuchsbedingungen stutzen diese Daten die Existenz eines luminal exprimierten epithelialen Natriumkanals. Die Regulation der parazellularen Eigenschaften eines Epithels unter oraler Kalziumbelastung konnten bereits im dicken aufsteigenden Teil der Henle-Schleife nachgewiesen werden. Diese Arbeit erweitert das bestehende Wissen durch Nachweis einer mRNA unabhangigen, quantitativen Regulation des proximal tubularen Claudin 2 Bestandes. Die junktionale Reduktion von Claudin 2 unter oraler Kalziumbelastung scheint im proximalen Tubulus jedoch funktionell keine direkten Auswirkungen auf die Kalziumpermeabilitat zu entfalten. Vielmehr scheinen diuretische Effekte im Vordergrund zu stehen, welche uber tubuloglomerulare Ruckkopplung einer Prazipitation von Kalziumsalzen im Tubulussystem vorbeugen konnten. Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Primarzellmodell „mpPTEC“ des proximalen Tubulus auf Basis einer histomorphologischen Selektion etabliert werden. Elektrophysiologisch zeigten sich mpPTEC hinsichtlich des transepithelialen Widerstandes (Rte von 24,52 ± 1,79 Ωcm²) vergleichbar zu spaten S3 Segmenten des nativen proximalen Tubulus. Analog zu S3 Segmenten zeigten mpPTEC zudem eine Restriktion der parazellularen Anionenpermeabilitat (PCl von 145,4 ± 20,7 10 3cm/h). Im Gegensatz zum nativen proximalen Tubulus schien diese Verschiebung der parazellularen Permeabilitat (PNa/Cl von 1,9 ± 0,24) strukturell auf einer Claudin 10 pradominanten Reduktion der Claudin Expression zu beruhen. Claudin 2 zeigte weiterhin eine inhomogene Integration in die Tight junctions. Neben immortalisierten Zelllinien unklaren renalen Ursprungs (MDCK II) stand somit erstmalig ein Zellmodell des spaten proximalen Tubulus mit parazellularem Nachweis von Claudin 2 zur Verfugung. Das Defizit eines transzellularen Glucose-Transportes, als mogliche Folge einer einsetzenden Entdifferenzierung des Primarzellmodells, war unter Beachtung des lediglich geringen Glucose-Transportes spat proximaler Tubulussegmente von untergeordneter Bedeutung. Die Auswertung parazellularer Regulationsmechanismen zeigte in mpPTEC keinen direkten Einfluss einer erhohten interstitiellen oder luminalen Kalziumkonzentration. Die adaptive Reduktion des junktionalen Claudin 2 Bestandes in nativen proximalen Tubuli konnte im Rahmen der Sensitivitat des Primarzellmodells nicht nachvollzogen werden. Die Befunde am nativen Tubulus stutzen jedoch die Hypothese einer hormonell induzierten Regulation des proximal tubularen Claudin 2 Bestandes und machen weitere Arbeiten unter Einbeziehung von Parathormon, Calcitonin, Calcitriol und FGF-23 erforderlich.