Die Rolle von Zilien in der Aktivierung von Inflammasomen und deren Rolle bei der polyzystischen Nierenerkrankung

• Antragsteller: Professor Dr. E. Wolfgang Kühn
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434201686

Die Hauptvertreter der renalen Ziliopathien sind die autosomal dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) bei Erwachsenen und die rezessive Nephronophthise (NPH) bei Kindern. Neben unterschiedlicher Anzahl und Größe der Zysten haben diese Entitäten eine interstitielle Inflammation und Fibrose gemeinsam. Bei der ADPKD verstärkt die Inflammation das Zystenwachstum und bei beiden Krankheitsbildern ist die Fibrose für den Verlust der Nierenfunktion verantwortlich und führt zur terminalen Niereninsuffizienz. Unsere Arbeitsgruppe untersucht welche immunregulatorischen Programme bei der ADPKD fehlreguliert sind und die zugrundeliegenden Mechanismen. Wir haben herausgefunden, dass die Zilie von Tublusepithelzellen eine regulierende Rolle bei der renalen Inflammation spielt. Diese wird durch einen ziliären Proteinkomplex bewerkstelligt, der die Kinase LKB1, sowie Polyzystin 1 (PC1) und NPHP1 enthält, den beiden am häufigsten mutierten Genprodukten bei ADPKD und NPH. In einem Nieren-basierten Screen haben wir die Kinase NEK7 als Interaktor von LKB1 identifiziert und herausgefunden, dass NEK funktionell mit dem LKB1/PC1/NPHP1 Komplex interagiert. NEK7 ist ein essentieller Regulator des nod-like-receptors NLRP3 und spielt eine entscheidende Rolle in der Aktivierung von Inflammasomen. Diese Makrokomplexe sind Teil der angeborenen Immunität und reagieren auf danger Signale, was zu einer Caspase abhängigen Aktivierung von Interleukin-1ß und -18, Zellschädigung und Rekrutierung von Immunzellen führt. In Expressions-Screens von früher ADPKD in der Maus sehen wir eine Hochregulierung Inflammasom-assoziierter Transskripte, z.B. Caspase 1 und IL18. In ADPKD Nieren in der Maus zeigt sich früh eine Aktivierung von Caspase 1, die sich in Zysten lokalisieren lässt. MDCK-Zellen exprimieren alle Inflammasomkomponenten und nach Stimulation zeigt sich eine NEK7 abhängige IL18 Ausschüttung. Diesem Antrag liegt die Hypothese zugrunde, dass ein ziliärer Komplex aus LKB1, PC1, NPHP1 und NEK7 die Inflammasomenaktivierung in Nierenepithelzellen reguliert. Bei Fehlen von PC1 kommt es zur deregulierten Inflammasomenbildung und nachfolgender Inflammation. In Ziel 1 werden die zellulären und molekularen Mechanismen untersucht, die der ziliären Inflammasomenregulierung zugrunde liegen. In Ziel 2 werden wir im genetischen Tiermodell testen, ob die Aktivierung von Inflammasomen durch Oxalatkristalle den ADPKD-Phänotyp verstärkt und ob die systemische Inhibition von Inflammasomen in ASC-knock-out Tieren den Phänotyp vermindert. Um eine systemische Rolle von Inflammasomen in Immunzellen von der Rolle des Inflammasoms in der Tubulusepithelzelle abzugrenzen, werden wir in Ziel 3 mit einem transgenen Ansatz in ADPKD-Nieren den Einfluss von Inflammasomen spezifisch in Tubulusepithelzellen beurteilen. In Ziel 4 werden wir mittels eines Inflammasom-Inhibitors im Mausmodell testen, ob eine pharmakologische Blockade dieses Pathways eine Verzögerung der Erkrankung zur Folge hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen