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Jonas Konstantin Greiten

• Die Prävalenz der chronischen Nierenerkrankung (CKD) nahm in den letzten Jahren global stetig zu. Die häufigsten Ursachen für die CKD, arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus, sind oftmals mit einer glomerulären Hypertonie assoziiert, die eine erhöhte mechanische Belastung der hochspezialisierten und postmitotischen Podozyten verursachen kann. Dies führt zum sogenannten Effacement, einer Verbreiterung und Abflachung der durch ein komplexes Aktin-Zytoskelett gestützten Podozytenfußfortsätze und schließlich zum Ablösen von Podozyten von der glomerulären Basalmembran. Auch kultivierte Podozyten reagieren auf mechanische Dehnung mit Veränderungen ihres Aktin-Zytoskeletts. Über welchen Mechanosensor die Podozyten mechanische Dehnung wahrnehmen, ist jedoch nicht geklärt. Filamine bilden mit F-Aktin stabile Netzwerke und können bei mechanischer Veränderung der Netzwerke durch Freilegung von Proteinbindestellen als Mechanosensor fungieren. Die Herunterregulation von Filamin A in kultivierten Mauspodozyten führte zu einem deutlichen Verlust der Aktin-Stressfasern. Zudem zeigten wir zum ersten Mal, dass die Synaptopodin-Expression kultivierter Podozyten abhängig von der Filamin A-Expression war. Ferner konnten wir Filamin A als neuen Interaktionspartner von Synaptopodin, einem podozytenspezifischen Aktin-bindenden Protein, aufzeigen. Da Filamine in mechanisch gedehnten kultivierten Mauspodozyten vermehrt exprimiert wurden und der Verlust von Filamin A darüber hinaus zu einer reduzierten Expression von Fokaladhäsionsproteinen führte, gingen wir von einer geringeren Adhäsivität mechanisch gedehnter Filamin A Knockout-Podozyten aus. Interessanterweise war die Adhäsivität erst nach gemeinsamem Verlust von Filamin A und B reduziert, was wir auf einen Rescue-Mechanismus zwischen den Isoformen zurückführten. Auf Basis dieser Ergebnisse nahmen wir auch eine erhöhte Expression von Filamin A in Podozyten unter mechanischer Belastung in vivo an. In der Tat exprimierten Podozyten in einem Mausschadensmodell glomerulärer Hypertonie sowie in Glomeruli von Patienten mit diabetischer Nephropathie vermehrt Filamin A in den Podozytenfußfortsätzen. Zusammenfassend legen die Ergebnisse nahe, dass Filamine entscheidende Funktionen hinsichtlich der Aktin-Organisation sowie der Adhäsivität von mechanisch gedehnten Podozyten ausüben und sogar möglicherweise als Mechanosensor in Podozyten fungieren können, was in weiterführenden Studien untersucht werden wird.
• Prevalence of chronic kidney disease (CKD) has been steadily increasing globally and especially in industrialized nations lately. The most common causes of CKD are arterial hypertension and diabetes mellitus. These diseases, like glomerular hypertension, are thought to damage the highly specialized and postmitotic podocytes in the kidney. The interdigitating foot processes of podocytes are highly crucial for proper blood filtration and the size selectivity of the kidney filtration barrier. Podocyte foot morphology depends mainly on an intact actin cytoskeleton. Mechanical stress, like glomerular hypertension, may lead to a widening and flattening of these tiny foot processes, which is called effacement. To some extent, podocytes detach from the glomerular basement membrane and are lost forever. In our cultured murine podocytes we observed that the cells respond to mechanical stretch by a complete reorganization of their actin cytoskeleton. The question of which mechanosensor or mechanotransducer could be responsible for this is still unknown. Filamins are known to form stable actin networks and could function as mechanosensors. In knockdown and knockout cultured podocytes, we could show that filamin A plays an important role for the F-actin organization. Additionally, we found out that synaptopodin, an important actin-binding protein expressed mainly in podocytes, depends on the filamin A expression and directly interacts with filamin A. After the downregulation and knockout of filamin A, respectively, we observed a downregulation of focal adhesion proteins and integrins. However, we have found that the loss of one isoform did not result in detachment of podocytes during mechanical stress due to compensatory mechanisms between filamin isoforms. Based on these results, we also hypothesized increased expression of filamin A in podocytes under mechanical stress in vivo. Indeed, podocytes in a mouse model of glomerular hypertension and in glomeruli from patients with diabetic nephropathy expressed increased filamin A in podocyte foot processes. Furthermore, we identified filamin A as a new interaction partner of synaptopodin, a podocytespecific actin-binding protein. In summary, these results show the crucial function of filamin A for actin-organization and adhesion of mechanically stretched podocytes. Probably, filamin A may also serve as a mechanosensor which needs to be clarified in further experiments.