Störungen der endosomalen Homöostase als neue molekulare Mechanismen zur Entstehung podozytärer Erkrankungen

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In den westlichen Industrienationen steigt der Anteil der Patienten mit einer chronischen Nierenerkrankung (CNE) kontinuierlich. Es wird geschätzt, dass 5-10% der Bevölkerung in Europa und Nordamerika an einer chronischen Niereninsuffizienz leiden und man geht davon aus, dass chronische Nierenerkrankungen zu etwa 80% auf glomeruläre Schädigungen zurückgehen. Podozyten sind bei fast allen glomerulären Erkrankungen direkt oder indirekt betroffen. Sie bilden mit der glomerulären Basalmembran (GBM) und dem fenestrierten Endothel die Blut-Urin-Filtrationsbarriere in der Niere. Diese verhindert, dass größere Eiweißmoleküle mit dem Urin ausgeschieden werden. Bei vielen glomerulären Erkrankungen sind häufig sehr große intrazelluläre Vakuolen in den Podozyten zu beobachten. Bei dieser Vakuolisierung, die auch als cell swelling bezeichnet wird, handelt es sich um einen neuen, bisher wenig erforschten Aspekt der Podozytenforschung. Untersuchungen in der Hefe und an knockout Mäusen aber auch humangenetische Studien, insbesondere im Zusammenhang mit der autosomal dominant vererbten Charcot Marie Tooth Erkrankung, zeigen, dass eine intrazelluläre Vakuolisierung nicht Folge sondern Ursache für eine Zellschädigung sein kann. Die Vakuolisierung von Podozyten kann als Störung der endosomalen Homöostase interpretiert werden. Daraus ergäbe sich, dass Gene, die das endosomale Gleichgewicht regulieren, wichtige Kandidatengene für die Entstehung von glomerulären Krankheiten sind. Durch unsere Vorarbeiten an Podozytenzelllinien haben wir Hinweise, dass dieser Mechanismus auch bei der Entstehung von Podozytopathien eine wichtige Rolle spielt. Im Rahmen des Vorhabens möchten wir unsere Hypothese am Beispiel des Vac14 eingehend untersuchen. Vac14 ist Teil eines Enzymkomplexes, der die Konzentrationen der Phosphatidylinositolphosphate PI3P und PI(3,5)P2 reguliert. Beide PIP-Derivate sind für endosomale intrazelluläre Transportwege essentiell. Der Vac14-Komplex ist evolutionär hoch konserviert und steuert in der Hefe die Größe und Dynamik der intrazellulären Vakuole. Durch eine Kombination aus biochemischen und molekularbiologischen Methoden möchten wir zunächst die zellbiologische Funktion dieses Vac14 Komplexes in Podozyten untersuchen. Anschließend werden wir analysieren, wie sich Fehlfunktionen des Vac14 auf physiologische Parameter wie z. B. die Stressadaptionfähigkeit der Podoyzten auswirken. Zusätzlich werden wir ein in vivo Modell zur Podozytenvakuolisierung etablieren. Dazu wird eine transgene Mauslinie generiert, bei der experimentell eine podozytenspezifische Vakuolisierung ausgelöst werden kann. Dieses Modell wird es uns ermöglichen, die klinische Relevanz der auf Zellkultur basierenden Ergebnisse zu verifizieren. Möglicherweise können unsere Untersuchungen und in vivo Modellsysteme dazu beitragen, neue pharmakologische Ansätze zur Behandlung glomerulärer Erkrankungen zu entwickeln.