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Physiologische Funktion des Anionen-Bikarbonat-Transporters AE4 in der Maus (2019)

Art

Hochschulschrift

Autor

Koch, Mirijam (WE 2)

Quelle

Berlin, 2019 — 112 Seiten

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/24960

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Institut für Veterinär-Physiologie

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Abstract / Zusammenfassung

Die β-Schaltzellen (β-ICs) vermitteln im renalen Sammelrohr die Sekretion von Bicarbonat (HCO3-) und tragen somit wesentlich zur Aufrechterhaltung der Säure-Basen-Homöostase bei. Durch die Resorption von Natrium (Na+) und Chlorid (Cl-) sind die β-ICs zudem an der Regulation des Elektrolyt- und Volumenhaushalts beteiligt. Die Aufnahme von NaCl erfolgt auf der luminalen Seite der ß-ICs durch die Zusammenarbeit des Cl-/HCO3--Antiporters Pendrin (SLC26A4) und des Na+-getriebenen Cl-/HCO3--Antiporters NDCBE (SLC4A8). Aufgrund von In-vitro-Untersuchungen wird angenommen, dass die basolaterale Na+-Abgabe durch den Anionen-Austauscher 4 (AE4; SLC4A9) als Na+/HCO3--Cotransport vermittelt wird. Bisher wurde die Rolle des AE4 bei der Aufrechterhaltung der Na+-Balance und des Volumenhaushalts in vivo nicht untersucht. Daher war es Ziel der Arbeit, die physiologische Funktion des AE4 während eines NaCl-Mangels und während einer Säure- oder Basenbeladung zu untersuchen. Wildtyp-Mäuse (Ae4+/+) und AE4-defiziente Mäuse (Ae4-/-) wurden während einer NaCl-Mangeldiät sowie einer Na+-Mangeldiät mit Säurebeladung oder einer Cl--Mangeldiät mit Basenbeladung untersucht. Es erfolgte eine Analyse der Plasmakonzentration sowie Urinausscheidung von Na+ und Cl-. Das Plasmavolumen wurde mittels Evans Blue Methode bestimmt und durch den Hämatokrit abgeschätzt. Die Proteinexpression des Na+/H+-Antiporters NHE3, des Na+/Cl--Cotransporters NCC und des epithelialen Na+-Kanals ENaC wurden mittels Western Blot untersucht. Die Aktivität des NCC und ENaC wurden zusätzlich durch die Blockade mit Diuretika charakterisiert. Zudem wurde die Reninaktivität und Aldosteronkonzentration im Plasma bestimmt. Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) wurde mit Hilfe transkutaner Fluoreszenz-Messung ermittelt. Mit einem Blutgasanalysegerät wurde der Säure-Basen-Status der Mäuse bestimmt. Während der NaCl-Mangeldiät ließen sich keine Effekte der AE4-Defizienz auf die Na+- und Volumenbalance beobachten. Die Na+-Urinausscheidung der Ae4-/- Mäuse war im Vergleich zu den Ae4+/+ Mäusen nicht erhöht. Nach 10 Tagen NaCl-Mangel war auch das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) bei beiden Genotypen gleich aktiviert. Ein Fehlen des AE4 führte auch nicht zur vermehrten, kompensatorischen Aktivierung anderer renaler Na+-Resorptionswege. Die Na+-Mangeldiät mit Säurebeladung führte bei den Ae4-/- Mäusen nicht zur verstärkten Induktion einer metabolischen Azidose, da weder der pH-Wert noch die Standardbikarbonat-Konzentration im Plasma zwischen den Ae4+/+ und Ae4-/- Mäusen unterschiedlich war. Demgegenüber zeigten die Ae4-/- Mäuse unter der NaCl-Mangeldiät eine hypochlorämische metabolische Alkalose, die bei den Ae4+/+ Kontrolltieren nicht zu beobachten war. Die Cl--Mangeldiät mit Basenbeladung verstärkte diesen Effekt, sodass sich eine schwerwiegende hypochlorämische metabolische Alkalose entwickelte. Der NHE3 im proximalen Tubulus, als wichtigster renaler HCO3--Resorptionsweg, war bei den Ae4-/- Mäusen weniger aktiviert. Daher wurde die beobachtete metabolische Alkalose durch eine eingeschränkte Kapazität zur renalen HCO3- -Sekretion verursacht. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass der AE4 nicht essentiell für die Aufrechterhaltung der Na+-Balance und des Volumenhaushalts ist. Jedoch führt die AE4-Defizienz zu einer eingeschränkten renalen HCO3--Sekretion und Cl--Resorption. Diese war bereits unter der NaCl-Mangeldiät zu beobachten, wurde jedoch unter dem Cl--Mangel mit Basenbeladung aggraviert. Daher besitzt der renale AE4 eine essentielle Rolle für die Aufrechterhaltung der Säure-Basen-Homöostase und des Cl--Haushalts.