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Regulation der Expression des Angiotensin II Typ 2 Rezeptors unter Kaliumbelastung sowie Untersuchungen zur Lokalisation des TASK-3 Kanals in der Nebenniere der Ratte.

  • Fokus der vorliegenden Arbeit war es, die Regulation des Aldosterons durch kaliumreiche Diät in Assoziation mit Expression und Funktion des AT2R in der NNR zu analysieren. Es wurde nachgewiesen, dass eine Renin-unabhängige Stimulation der Aldosteronsynthese durch die HKD in verschiedenen Tierstämmen (Sprague Dawley und transgene CxmAT2R- Ratten der Linie 235) mit Erhöhung der Expressionen des AT2R und der Proteinkinase p85α einhergehen. Die Ergebnisse über TASK-3 stellen die bisher publizierten Befunde in Frage, sodass eine abschließende Beurteilung der Lokalisation und Regulation offen bleiben muss. Wie erwartet, kam es nach Kaliumbelastung in allen untersuchten Tierstämmen zur Erhöhung der gemessenen Plasmakonzentration für Aldosteron bei annähernd gleichbleibenden Plasmareninkonzentrationen. Dieser Effekt konnte durch mRNA- Untersuchungen in der ISH bestätigt werden. Die relativen Expressionen des AT2R in der NNR ergaben für die SD und WT- Tiere signifikante Anstiege. Da die TGR des zweiten Experiments bereits eine basale Überexpression des AT2R aufwiesen, war hier keine weitere Stimulation des AT2R mehr zu verzeichnen. Die Bedeutung von Differenzierungsprozessen/ Steigerung der Proteinbiosynthese wird durch die nachgewiesene Stimulation der relativen Expression von p85α in beiden Experimenten nahegelegt. Weitere Ziele der Arbeit waren Untersuchungen zur Lokalisation des TASK-3- Kanals in der NN. Analog zur bekannten AS- Sequenz von TASK-3 wurden codierende Abschnitte mit geringer Homologie zu anderen Kaliumkanälen gewählt. Dabei konnte unabhängig von der Diät spezifische cDNA sowohl aus NNR und NNM amplifiziert werden. Auch in der ISH konnte TASK-3 im Bereich der ZG, ZF und in geringem Maße auch in weiter innen liegenden Schichten gefunden werden, sodass die Richtigkeit der bisher zu TASK-3 veröffentlichten Daten angezweifelt werden muss. Auf Proteinebene (IHC) zeigte sich eine kräftige Färbung im NNM sowie nur einzelne, gefärbte Zellnester ohne Zuordnung zu ZF bzw. ZG. Die Daten weisen darauf hin, dass TASK-3 in unterschiedlichem Maße in der gesamten Nebenniere exprimiert wird und die Regulation der relativen Expression nicht eindeutig durch Kalium reguliert oder funktionell mit dem AT2- Rezeptor assoziiert ist. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit erhobenen Daten betonen die Bedeutung der Regulation des RAAS durch kaliumreiche Diät für die Aldosteronproduktion und dessen funktionellen Zusammenhang mit Expressionen verschiedener Rezeptoren der Nebenniere. Von besonderem Interesse wird in zukünftigen Untersuchungen sein, inwieweit es Interaktionen zwischen AT2R, p85α, weiteren Adapterproteinen und den hyperpolarisierenden Kaliumkanälen auf intrazellulärer Signalebene sowie Liganden-abhängigen Signaltransduktionswegen gibt. Auch sollte der Einfluss lokaler Renin- Angiotensin- Systeme auf die Homöostase bei systemischer Applikation von Rezeptorantagonisten und –agonisten weiter untersucht werden. Das transgene CxmAT2R- Modell oder auch die Verwendung des kürzlich neu entwickelten AT2- Rezeptoragonisten (Compound 21) könnten in diesem Zusammenhang zu aufschlussreichen Erkenntnissen führen.
  • Focus of our studies were to analyze the regulation of aldosterone by high level potassium diet and, if this is also associated with a different expression and function of the AT2R in rat adrenal. We could provide evidence, that there is a renin- independent stimulation of aldosterone production by high potassium diet in various rat strains (Sprague Dawley and transgene positive CxmAT2R rats line 235) accompanied by expression elevation of AT2R and protein kinase p85α. Our results concerning TASK-3 differ from the known literature so that final evaluations of localization and regulation remain unclear. As expected, high potassium diet let to elevated plasma aldosterone concentrations but stable plasma renin concentrations in all strains. This effect was confirmed by mRNA analyses of the in situ hybridization (ISH). Relative expressions of AT2R in rat adrenal were significantly higher in SD an WT- animals. Due to the baseline artificial overexpression of AT2R in TGR no more stimulation could be measured. The importance of differencing processes by elevating protein biosynthesis is punctuated in higher expression levels of p85α in both experiments. Further goals of our dissertation were to analyze the localization of TASK-3 in adrenal gland. Analogue to the known amino acid sequence of TASK-3 we chose coding sections of low homology to other potassium channels. And yet we determined and amplificated cDNA from adrenal cortex as well as from adrenal medulla irrespective of what diet was given. Similar results were shown in ISH, where TASK-3 mRNA was highly found in zona glomerulosa and zona fasciculata and in lower levels in medulla, too. Therefore we challenge the correctness of the released data for TASK-3 of other research groups. The full TASK-3 protein should be detected by a commercial antibody in immunohistochemistry (IHC). We found an intense staining of adrenal medulla and only few stained cells of other layers with no clear mapping to zona fasciculata or glomerulosa. The data gives evidence that TASK-3 is expressed all over adrenal gland in different levels and regulation is not or not only connected to concentrations of potassium or in association with AT2R alone. The research results punctuate the importance of the regulation of the renin angiotensin aldosterone system by high potassium diet and further for the aldosterone synthesis. These things have implications on expression levels of different receptors of adrenal gland. Prospective researches should have a closer look at interactions of AT2R, p85α, other adaptive proteins and hyperpolarizating potassium channels like TASK-3 in intracellular cascades. Also local renin angiotensin systems in many organs should be exermined with regard to homoeostasis after application of receptor agonists and antagonists. The transgene CxmAT2 receptor model and the newly developed AT2R agonist Compound 21 may help to gain interesting results furthermore.

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Metadaten
Author:Dr.med. Anja Knöck
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-21513
Title Additional (German):Regulation of the expression of Angiotensin II Type 2 Receptor under high potassium diet and survey for the localization of TASK-3 in adrenal cortex of the rat.
Referee:Prof.Dr. Nicole Endlich, Prof. Dr. rer. nat. habil. Uwe Lendeckel
Advisor:Prof Dr. med. Jörg Peters
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2017
Date of first Publication:2018/05/16
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2018/04/16
Release Date:2018/05/16
GND Keyword:Angiotensin II Typ 2 Rezeptor, Hochkaliumdiät, Renin- Angiotensin- Aldosteron- System, TASK-3
Pagenumber:109
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Physiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit