ATP-induzierte intrazelluläre Kalzium-Signaltransduktion in primär kultivierten Fam20a-defizienten proximalen Tubuluszellen und renalen mesenchymalen Zellen

Winkler, Dorothea Maria

Vielfältige Untersuchungen der letzten Jahre haben dazu beigetragen die Funktion von Fam20a mehr und mehr zu enthüllen. Bei Mutationen im Fam20a-Gen kommt es zum Enamel-Renal-Syndrome (ERS) [1]. Das sehr seltene ERS beschreibt einen Symptomkomplex aus Amelogenesis imperfecta und Nephrokalzinose. In dieser Arbeit konnte erstmals der Einfluss von Fam20a auf die intrazelluläre Kalziumsignaltransduktion renaler Zellen nachgewiesen werden. Als Modellgewebe dienten hierfür Fam20a KO- und WT-Primärzellkulturen sowohl des epithelialen als auch des mesenchymalen Anteils der Niere und eine etablierte Zelllinie des proximalen Tubulus mit supprimierter Fam20a-Expression. Als experimenteller Ansatz wurden intrazelluläre Kalziummessungen in den Modellgeweben durchgeführt. In differenzierten renalen proximalen Tubuluszellen zeigte sich bei Fehlen von Fam20a eine primär erhöhte basale intrazelluläre Kalziumkonzentration. In renalen mesenchymalen Zellen beeinflusste die Fam20a-Defizienz zusätzlich die Höhe des entstehenden Kalziumtransienten nach Stimulation mit ATP. Aufgrund der Veränderung der Chondroitinsulfate im EZR um Fam20a-defiziente renale interstitielle Zellen und der damit verbundenen lokal erhöhten Ca2+ Konzentration kam es nach ATP-Stimulation zu einem verstärkten Ca2+ Einstrom nach intrazellulär und damit zu einem erhöhten Kalziumtransienten. Sowohl durch Entzug extrazellulären Kalziums, als auch nach enzymatischer Behandlung der Extrazellulärmatrix mit Chondroitinase ließ sich dieser Effekt in den mesenchymalen Zellen aufheben. In den proximalen Tubuluszellen hingegen hatte lediglich der Entzug extrazellulären Kalziums einen vermindernden Effekt auf die basale Kalziumkonzentration. Das Enzym hatte darauf keinen Einfluss. Zusammenfassend ergibt sich aus den vorliegenden Daten für die proximal tubulären Zellen die Schlussfolgerung, dass Fam20a-Verlust entweder zu einer verminderten intrazellulären Kalziumpufferkapazität oder zu einer gesteigerten aktiven Kalziumresorption unter Ruhebedingungen führen könnte. Dagegen ist in renalen mesenchymalen Zellen ein deutlicher Einfluss von Fam20a auf die Zusammensetzung und Eigenschaften der Extrazellulärmatrix wahrscheinlich. Zusammengenommen schaffen diese Veränderungen ein Milieu im renalen Interstitium, welches eine Präzipitation von Kalzium und damit eine fortschreitende Nephrokalzinose mit progredientem Nierenversagen begünstigt. Weiterführende Experimente sind jedoch nötig, um die damit verbundenen Hypothesen kritisch zu überprüfen und die molekularen Mechanismen dahinter aufzuklären. 1. Jaureguiberry, G., et al., Nephrocalcinosis (enamel renal syndrome) caused by autosomal recessive FAM20A mutations. Nephron Physiol, 2012. 122(1-2): p. 1-6.

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Winkler, Dorothea: ATP-induzierte intrazelluläre Kalzium-Signaltransduktion in primär kultivierten Fam20a-defizienten proximalen Tubuluszellen und renalen mesenchymalen Zellen. 2019.

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