Lokalisationsspezifische Regulation des epithelialen Natriumkanals (ENaC) und des Kaliumkanals ROMK (Renal outer medullary K+ channel) im Aldosteron-sensitiven distalen Nephron (ASDN)

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Korbmacher
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391676485

Störungen der Na- oder K-Homöostase können lebensbedrohliche Symptome verursachen. Daher ist es pathophysiologisch relevant, renale Transportmechanismen für Na+ und K+ zu untersuchen. Das Aldosteron-sensitive distale Nephron (ASDN) besteht aus dem spätdistalen Konvolut (DCT2), Verbindungstubulus (CNT) und kortikalen Sammelrohr (CCD) sowie den distalen Sammelrohrabschnitten. Im ASDN sind der epitheliale Na-Kanal (ENaC) und der sekretorische K-Kanal ROMK (renal outer medullary K channel) für die finale Anpassung der tubulären Na-Absorption bzw. K-Sekretion von kritischer Bedeutung. Aldosteron stimuliert ENaC über den Mineralokortikoidrezeptor (MR). Das erhöht die tubuläre Na-Resorption und elektrische Triebkraft für die ROMK-vermittelte K-Sekretion. Aktuelle Befunde stützen das Konzept einer lokalisationsspezifischen Regulation von ENaC und ROMK mit wichtigen Konsequenzen für die Na-Homöostase, Blutdruckregulation sowie K-Homöostase. Das beantragte Projekt ist ein Fortsetzungsprojekt mit Fokus auf Patch-Clamp-Untersuchungen an mikrodissezierten Mausnierentubuli. Außerdem verwenden wir eine differenzierte murine Sammelrohrepithelzelllinie (mCCDcl1) sowie natives distales Mauskolon, um gewebespezifische ENaC-Regulationsmechanismen zu identifizieren. Basierend auf publizierten Befunden und Pilotexperimenten haben wir zwei Hauptziele: (1) Identifizierung gemeinsamer und unterschiedlicher Mechanismen der ENaC-Regulation im DCT2/CNT versus CNT/CCD; (2) Untersuchung lokalisationsspezifischer Mechanismen der ROMK-Regulation im distalen Nephron. Dazu werden Patch-Clamp-Untersuchungen in der Ganzzell- und Outside-out-Konfiguration durchgeführt und zwar in den Übergangszonen zwischen DCT2 und dem frühen CNT (DCT2/CNT) sowie zwischen dem späten CNT und frühen kortikalen Sammelrohr (CNT/CCD). In Kombination mit transgenen Mausmodellen ist dies ein leistungsfähiger Ansatz, um offene physiologische Fragen zur lokalisationsspezifischen Regulation von ENaC und ROMK aufzuklären. Insbesondere werden wir Mäuse mit induzierbarer nephronspezifischer MR-Defizienz oder mit nephronspezifischer Defizienz des Glukokortikoidrezeptors (GR) sowie Agtr1A-/- Mäuse mit Defizienz des Angiotensin II Typ 1A Rezeptors (AT1A) verwenden, um Effekte von MR-, GR- bzw. AT1A-Defizienz auf die ENaC und ROMK-Funktion im DCT2/CNT versus CNT/CCD zu charakterisieren. Aktuelle Befunde sprechen für eine Beteiligung von mTORC2 an der Anpassung der ENaC-Aktivität an eine veränderter Kaliumzufuhr oder lokale [K+]. Um die lokalisationsspezifische Bedeutung von mTORC2 für ENaC und ROMK zu untersuchen, werden wir ein neues Mausmodell (TRKO Mäuse) mit Doxycylin-induzierbarer tubulusspezifischer mTORC2-Defizienz verwenden. Wir erwarten von unseren Untersuchungen neue Einblicke in die lokalisationsspezifische renalen Funktion und Regulation von ENaC und ROMK. Ziel ist es, unser Verständnis des physiologischen Zusammenspiels dieser Kanäle im Dienst der Na+ und K+ Homöostase zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen