Transport von Glutathion über die basolaterale Membran proximaler Tubuluszellen
Final Report Abstract
Glutathion (GSH) spielt eine wichtige Rolle bei der Detoxifikation reaktiver Sauerstoffspezies und erniedrigte intrazelluläre GSH Spiegel werden zunehmend mit unterschiedlichen Krankheitsbildern in Verbindung gebracht. Die Nieren benötigen aufgrund ihrer Ausscheidungsfunktion von Stoffwechselendprodukten und zum Teil toxischen Substanzen kontinuierlich hohe Spiegel an GSH, um ihre Ausscheidungsfunktion dauerhaft aufrechterhalten zu können. Eine Reabsorption des in den Primärharn filtrierten GSH ist auszuschließen, da auf der luminalen Membran die ɣ-Glutamyltransferase (ɣGT) sitzt, die GSH in seine Aminosäuren spaltet, die über entsprechende Aminosäuretransporter wieder in die Zelle zur Synthese von GSH aufgenommen werden können. Es wurde deshalb angenommen, dass GSH über basolaterale, natriumunabhängige und natriumabhängige Transporter in die proximalen Tubuluszellen (PTZ) aufgenommen wird. In der Studie konnte zweifelsfrei gezeigt werden, dass GSH nicht über die organischen Anionen Transporter 1 (OAT1) und 3 (OAT3) aus dem Blut in die PTZ aufgenommen wird, sodass nach heutigem Wissensstand eine natriumunabhängige Aufnahme von GSH in die PTZ auszuschließen ist. In der basolateralen Membran der PTZ befindet sich der natriumabhängige Dicarboxylattransporter (NaDC3), der als Kandidat für den Transport von GSH in Frage kommt. Dieser akzeptiert GSH als ein Substrat, die Affinität von GSH zu dem Transporter ist allerdings gering, sodass anzunehmen ist, dass in vivo ausschließlich Vorstufen des GSH in die PTZ aufgenommen werden, die intrazellulär zu GSH synthetisiert werden. Von den Substanzen, aus denen GSH synthetisiert werden kann, konnte Cysteinylglycin (Cysgly) als OAT1 Substrat und N-Acetylglutamat (NAG) sowohl als OAT1 als auch als NaDC3 Substrat identifiziert werden. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass die PHD-Inhibitoren N-Oxalylglycin (NOG), 2,4-Diethylpyridindicarboxylat (2,4-DPD) und Pyridin-2,4-Dicarboxylsäure (PDCA) Substrate von OAT1 und OAT4 sind. Diese Substanzen werden nicht nur über OAT1 in die PTZ aufgenommen und über OAT4 in den Primärharn abgegeben, sondern könnten auch, wenn es gelänge, ihre Abgabe über OAT4 zu hemmen, ihre nephroprotektive Wirkung bei Ischämie-Reperfusion zu erhöhen. Eine Lokalisation des NaDC3 konnte nicht nur für die basolaterale Membran des proximalen Tubulus bestätigt werden, sondern fand sich auch in basolateralen Membranen weiterer Nephronabschnitte. Diese Lokalisation muss durch weitere Antikörperstudien verifiziert werden und, sollte sich das Vorhandensein von NaDC3 in diesen Strukturen erhärten, durch Studien zur Funktion des NaDC3 in diesen Nephronabschnitten ergänzt werden. Möglicherweise transportiert der NaDC3 ein physiologisches, bisher noch unbekanntes Substrat, das sein Vorhandensein in allen Nephronabschnitten notwendig macht. Zumindest für den proximalen Tubulus konnte gezeigt werden, dass die Expression des NaDC3 Proteins unabhängig vom Geschlecht des Spenders ist.
Publications
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Translokation von Glutathion über den Na -abhängigen Dicarboxylat- Cotransporter aus den Nieren des Menschen (hNaDC3) und der Winterflunder (fNaDC3) – Vergleichende Untersuchungen nach Injektion von cRNA und Expression der Transportproteine in Xenopus laevis Oozyten. Dissertation 2009
Surion Lea Weber
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Differential interaction of dicarboxylates with human sodium-dicarboxylate cotransporter 3 (NaDC3) and organic anion transporters 1 and 3 (OAT1 and OAT3). Am J Physiol Renal Physiol 301: F1026-F1034, 2011
Kaufhold M, Schulz K, Breljak D, Gupta S, Henjakovic M, Krick W, Hagos Y, Sabolic I, Burckhardt BC, Burckhardt G
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Transport von Glutathion über natriumabhängige Transporter der basolateralen Membran proximaler Tubuluszellen. Dissertation 2011
Lena Schorbach
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Selective stabilization of HIF-1α in renal tubular cells by 2-oxoglutarate analogues. Am J Pathol 181: 1595-1606, 2012
Schley G, Klanke B, Schödel J, Kröning S, Türkoglu G, Beyer A, Hagos Y, Amann K, Burckhardt BC, Burzlaf N, Eckhardt K-U, Willam C
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α-Ketoglutarate-related inhibitors of HIF prolyl hydroxylases are substrates of renal organic anion transporters 1 (OAT1) and 4 (OAT4). Pflügers Arch – Eur J Physiol 464: 367-374, 2012
Hagos Y, Schödel J, Schley G, Krick W, Burckhardt G, Willam C, Burckhardt BC
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Glutathione is a low-affinity substrate of the human sodium-dependent dicarboxylate transporter. Nephron Physiol 124: 1-5, 2013
Schorbach L, Krick W, Burckhardt G, Burckhardt BC
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Strukturwirkungsbeziehungen am Na+-abhängigen Dicarboxylat-Cotransporter 3 (hNaDC3). Dissertation 2013
Cornelia Kaufhold
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The human organic anion transporter OAT1 is not responsible for glutathione transport but mediates transport of glutamate derivatives. Am J Physiol Renal Physiol 304: F403-F409, 2013
Hagos Y, Burckhardt G, Burckhardt BC
