Arbeitsgruppen

Arbeitsgemeinschaft Molekulare Genetik angeborener Nierenerkrankungen (Dr. S. Weber, Dr. A. Arbeiter, PD Dr. R. Büscher)

Genetische Veränderungen in den Erbanlagen spielen eine wichtige Rolle in der Entstehung einer Vielzahl von Erkrankungen der Niere und ableitenden Harnwege. Das medizinische Wissen hierüber hat in den letzten Jahren großen Zuwachs erlangt.
Heute kennen wir mehr als 50 Gene, deren Veränderung mit dem Auftreten einer Nierenerkrankung vergesellschaftet sein kann. Mit der Untersuchung eines Teiles dieser Krankheitsformen beschäftigt sich unsere Arbeitsgruppe für Molekulare Genetik. Zu unseren Aufgaben gehört die Analyse genetischer Veränderungen, die Erfassung klinischer Befunde, das Gespräch mit betroffenen Familien und die Vermittlung professioneller genetischer Beratungen. Im wissenschaftlichen Fokus stehen die hereditäre Proteinverlusterkrankungen (nephrotisches Syndrom), die durch Mutationen in verschiedenen glomerulär exprimierten Genen ausgelöst werden können (WT, NPHS1, NPHS2, TRPC6, PLCE1 u.a.).


Untersuchung der Struktur und Dynamik des podozytären Zytoskeletts
(Dr. med. A. Büscher, PD Dr. med. S. Weber, Dr. rer. nat. S. Jeruschke)

Hintergrund
Das hereditäre nephrotische Syndrom (NS) ist eine schwere Erkrankung, die sich mit einer Dysfunktion des glomerulären Filters der Niere manifestiert. Diese Fehlfunktion führt zu einem exzessiven Verlust von Plasmaproteinen. Die Prognose der Erkrankung ist ernst, da sich die hereditären Formen steroid-resistent verhalten (SRNS, steroid-resistentes NS). Histologisch zeigt sich in 80% der Fälle der Befund einer fokal-segmentalen Glomerulosklerose (FSGS). Klinisch weist ein Großteil der Patienten einen raschen Verlust der Nierenfunktion auf. Das Management der steroid-resistenten nephrotischen Syndrome wird kontrovers diskutiert, insbesondere hinsichtlich des Einsatzes von Calcineurin-Inhibitoren, wie Cyclosporin A (CSA). Die Wirksamkeit von CSA konnte sowohl für die Remissionsinduktion als auch Erhaltung der Nierenfunktion bei steroid-resistenten Formen belegt werden - bei jedoch insgesamt deutlich niedrigeren Ansprechraten gegenüber steroid-sensiblen Nephroseformen. Zu beachten ist, dass ausgeprägte nephrotoxische Effekte einer CSA-Langzeittherapie beschrieben sind.
Hereditäre Formen des SRNS konnten in den vergangenen Jahren auf Mutationen in verschiedenen podozytären Genen zurückgeführt werden. Dazu gehören u.a. NPHS1, WT1, ACTN4, CD2AP, NPHS2, TRPC6, LAMB2, PLCE1 und INF2. Die Genprodukte werden in den Podozyten, den viszeralen Epithelzellen der Glomeruli, exprimiert, die mit ihren Fußfortsätzen und der Ausbildung von Schlitzmembranen einen wichtigen Teil des glomerulären Filters bilden. Mutationen in den podozytären Proteinen sind mit einem Rearrangement des Aktin-Zytoskeletts assoziiert und führen zu schweren angeborenen Nephroseformen.
Aus diesen Erkenntnissen wird die besondere Bedeutung des Zytoskeletts für die Pathophysiologie der Eiweißverlust-Erkrankungen deutlich. Die dynamische Regulation des podozytären Zytoskeletts ist somit unabdingbar für die Aufrechterhaltung der glomerulären Filterfunktion. Elektronenmikroskopisches Charakteristikum fast aller proteinurischen Erkrankungen ist das effacement der Fußfortsätze, d.h. die Abflachung und Verplumpung, die mit einer apikalen Dislokation oder einem kompletten Verlust der Schlitzmembran einhergeht. Das molekulare Gerüst der Fußfortsätze besteht aus Aktin-Filamenten und Aktin-assoziierten Proteinen, wie z.B. Myosin, alpha-Actinin-4 und Synaptopodin. Synaptopodin ist ein Schlüsselprotein für die Regulation des podozytären Zytoskeletts.
Diese Aufgabe wird in einem komplexen Zusammenspiel mit anderen podozytären Proteinen (RhoA, ZO-1, Occludin, Nephrin, Podocin, CD2AP u.a.) bewerkstelligt. Dabei soll CSA über eine Hemmung des Abbaus von Synaptopodin eine direkte Zielwirkung auf das podozytäre Zytoskelett haben. Im Zentrum aktueller Projekte stehen Untersuchungen der Pathomechanismen der nicht-immunologischen Effekte von verschiedenen immunsuppressiven Substanzen auf die Struktur und Dynamik des podozytären Zytoskeletts (in vitro und in vivo).

Diese Arbeiten werden in Zusammenarbeit mit Frau Junior-Prof. P. Nalbant (Arbeitsgruppe für Molekulare Zellbiologie am Zentrum für medizinische Biotechnologie, Universität Essen-Duisburg) durchgeführt. Weitere Untersuchungen sind auf die Expression podozytärer Markerproteine an patientenspezifischem Biomaterial fokussiert. Über die Analyse verschiedener podozytärer Zytoskelett-stabilisierender Faktoren lassen sich u.U. innovative Therapiekonzepte ableiten, die die Behandlung proteinurischer Erkrankungen verbessern können.
Neben diesen zellbiologischen Ansätzen beschäftigt sich unsere Arbeitsgruppe auch mit der genetischen Diagnostik der hereditären ProteinurieErkrankungen. Aus den Ergebnissen lassen sich unmittelbare Schlüsse für die Prognose der Erkrankung und die genetische Beratung der betroffenen Familien ziehen.