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Die fortschreitende Vermehrung extrazellulärer Matrixproteine ist zentrales Kennzeichen von chronisch-progressiver Niereninsuffizienz. L-Arginin ist eine semi-essentielle Aminosäure und über seinen endogenen Metaboliten Stickoxid (NO) in komplexer Weise mit renaler Matrixvermehrung verbunden. In dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich die Gabe von L-Arginin auf die Matrixexpansion bei experimenteller, immun-vermittelter Nierenerkrankung auswirkt. Im Modell der akuten Anti-Thy1-Glomerulonephritis der Ratte und der chronischen Lupusnephritis der MRL/lpr-Maus wurde gezeigt, daß die Aktivierung des L-Arginin-NO-Stoffwechsels sowohl mit günstigen als auch mit ungünstigen Wirkungen auf die renale Matrixakkumulation verbunden ist. Diese "duale" Wirkung von L-Arginin ist im wesentlichen als Ausdruck der "ambivalenten" Wirkung von NO zu deuten. Antifibrotische Wirkungen von L-Arginin stehen in enger Verbindung mit einer gesteigerten endothelialen NO-Synthese. Neben renaler Blutdrucksenkung vermittelt die endotheliale NO-Synthase auch parakrin wichtige antifibrotische Effekte. Profibrotische Wirkungen von L-Arginin stehen in engem Zusammenhang mit einer gesteigerten NO-Synthese durch induzierbare, destruktive NO-Synthasen. Folgen sind verstärkte Organschädigung und beschleunigte Progression von renaler Funktionseinschränkung. / Ongoing expansion of extracellular matrix proteins is a hallmark of progressive chronic renal insufficiency. L-Arginine is a semi-essential amino acid and alters renal matrix accumulation via its endogenous metabolite nitric oxide (NO) in a complex manner. The present study analyzed how administration of L-arginine affects renal matrix accumulation in experimental immune-mediated disease. In acute anti-Thy1 glomerulonephritis of the rat and chronic lupus nephritis of MRL/lpr-mice, activation of the L-arginine-NO-pathway was related to both beneficial and detrimental actions on renal matrix accumulation. This "dual" effect of L-arginine administration essentially reflects the "ambivalent" nature of NO. Antifibrotic actions of L-arginine are associated with increased endothelial NO synthesis. In addition to lowering glomerular blood pressure, endothelial NO production mediates important paracrine antifibrotic actions. Profibrotic effects of L-arginine are related to increased NO production by inducible, destructive NO synthases, resulting in increased organ damage and accelerated progression of chronic kidney insufficiency.

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Die Mehrheit chronischer Nierenerkrankungen wird durch glomeruläre Defekte hervorgerufen. In dieser Arbeit wurde deshalb im Mausmodell die Bedeutung der Kollagenrezeptoren DDR1 (Discoidin Domain Rezeptor 1) und ITGA2 (Integrin Alpha 2) in der Pathogenese von glomerulären Nierenerkrankungen untersucht. Von zentralem Interesse waren neben der Betrachtung des renalen Phänotyps, die Analyse der glomerulären Basalmembran sowie die Prüfung auf Vorhandensein nierenschädigender Faktoren. Zur Orientierung angefertigte H.E.-Färbungen waren lichtmikroskopisch unauffällig, jedoch ließ sich mittels Gelelektrophorese eine Mikro-, Makro- und Albuminurie mit einem Maximum zum Zeitpunkt von 100 Lebenstagen nachweisen, die mit 200 Tagen wieder stark sank. Auf dem Boden der nierenschädigenden Proteinurie, zeigten die Western-Blot-Analysen das Vorhandensein der Zytokine TGF-ß und CTGF auf. Die zur Detektion von Narbengewebe durchgeführte Fibronektinfärbung, erbrachte keinerlei weiterführende Anhaltspunkte. In der Elektronenmikroskopie ließ sich vereinzelt eine Mehrschichtung der GBM nachweisen, was als Ausreifungsstörung interpretiert wurde. Der Wegfall der beiden Kollagenrezeptoren ITGA2 und DDR1 scheint somit die Interaktion der Podozyten mit der GBM zu stören. Dies hat eine Proteinurie zur Folge. In Folge dessen werden profibrotische Zytokine sezerniert. Das Fehlen der beiden Kollagenrezeptoren DDR1 und ITGA2 führte jedoch nicht zur Ausbildung einer renalen Fibrose, wie in der Fibronektin-Färbung gezeigt werden konnte. Gross und Girgert zeigten, dass nierenkranke Mäuse nach dem Verlust von DDR1 oder ITGA2 einen verzögerten Verlauf der Nierenfibrose entwickelten. Vielversprechend scheinen Untersuchungen z.B. am Mausmodell Col4A3/DDR1/ITGA2 -/- oder an einer diabetischen ITGA2/DDR1 -/- Maus. Gesetzt dem Fall, dass eine renale Fibrose im Vergleich zum Einzelknockout noch später eintritt, eignen sich diese beiden Kollagenrezeptoren als therapeutisches Ziel. Aktuell stehen nur wenige nephroprotektive Medikamente, wie ACE-Hemmer, zur Verfügung. Anti-Integrine und Inhibitoren gegen Tyrosinkinase-Rezeptoren, wie DDR1, haben bereits Einzug in den klinischen Alltag gehalten und stellen eventuell einen wirksamen Ansatzpunkt zur Verhinderung einer renalen Fibrose dar.

Chronic kidney disease is a progressive kidney disease that affects approximately one tenth of the world population. In almost all cases of progressive, end-stage kidney disease, fibrosis is seen. Renal fibrosis is a condition of the kidneys in which collagens and other proteins accumulate in the extracellular matrix of the kidneys. The aim of the project was to explore the use of Fast Green to visualize collagen in renal tissue using light-sheet microscopy. A healthy sample and a diseased sample of renal tissue was imaged in aqueous and anhydrous conditions and a comparison of the difference in staining pattern between the conditions was performed. There was a clear difference in staining pattern between the two conditions, where the samples prepared in anhydrous conditions showed a higher staining specificity to collagen as described previously for other types of tissue. An evaluation of the differences in collagen expression between the healthy and the diseased sample was performed as well. There was a visible difference between them where a higher expression of collagen was observed in numerous tubuli, indicative of pathological scarring. / Kronisk njursjukdom är en progressiv njursjukdom som påverkar approximativt en tiondel av världens befolkning. I alla progressiva njursjukdomar ses så kallad njurfibros. Njurfibros är ett tillstånd då kollagen och andra proteiner ansamlas i njurarnas extracellulära matris. Målet med projektet var att utforska användningen av Fast Green för att visualisera kollagen i njurvävnad med ”Light sheet”-mikroskopi. Vävnadsproverfrån frisk vävnad och sjuk vävnad avbildades i vattenhaltiga och vattenfria förhållanden och en jämförelse av inmärkningen mellan förhållandena utfördes. Det var en tydlig skillnad i inmärkningen mellan de två förhållandena, där det i de vattenfria proven observerades att Fast Green märkte in kollagen med högre specificitet. En jämförelse av skillnaderna i kollagenuttryck mellan det friska och det sjuka provet utfördes. Det var tydliga skillnader mellan proven, där ett stort antalkollagen-påverkade tubuli kunde observeras i det sjuka provet.

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