Molekulare Ursachen Calcineurininhibitor-induzierter Fibroseprozesse in der Niere
Final Report Abstract
Obwohl über die Pathomechanismen der von Calcineurininhibitoren (CNI) ausgelösten Fibrosen bislang noch wenig bekannt ist, scheint eine vom Pharmakon induzierte Expression von TGFß eine wichtige Rolle zu spielen. TGFß ist einer der potentesten Fibrosefaktoren über den neben der erhöhten Neusynthese von Matrixproteinen und intrinsischen Proteaseinhibitoren wie den „tissue inhibitors of metalloprotease" (TlMPs) gleichzeitig die Induktion anderer Fibrosefaktoren, wie z.B. „Connective tissue growth factor" (CTGF) herbeigeführt wird. Die eigentlichen molekularen Mechanismen der von CNI induzierten TGFß Expression sind bislang aber noch weitgehend unbekannt. In einem ersten Teilprojekt konnte von uns erstmalig gezeigt werden, dass die beiden CNI CsA und FK506 mit unterschiedlicher pharmakologischen Potenz innerhalb von wenigen Minuten über die verstärkte Generierung von ROS die Freisetzung von latentem TGFß und damit die Aktivierung der profibrotischen TGFß-Smad-Signalkaskade hervorrufen können. Funktionell führt die kanonische Aktivierung der TGFß-Smad-Signalkette zu einer Expressionssteigerung von wichtigen profibrotischen Faktoren wie exemplarisch am Besipiel von CTGF und dem intrinsischen MMP-9 Inhibitor TlMP-1 belegt werden konnte. Interessanterweise erfolgt die initiale ROS Bildung unabhängig von einer Cyclophilinbindung des CsA wie mit der Hilfe von siRNA Depletionsexpehmenten bewiesen werden konnte. Im zweiten Projektabschnitt gelang es uns, eine vergleichbare Aktivierung von profibrotischen Signalkaskaden in Mesangiumzellen auch für den mTOR-kinase Inhibitor Rapamycin nachzuweisen. Dies überraschte zunächst, da Rapamycin als Immunsuppressivum mit einem eher geringen Fibrosepotenzial beschrieben wird. VonBedeutung war hierbei auch die Identifizierung der Superoxiddismutase (SOD) als ein direktes intrazelluläres Target des Rapamycins (unveröffentlichter Befund). Durch die von Rapamycin hervorgerufene Hemmung der SOD wird der intrazelluläre ROS Spiegel In Mesangiumzellen signifikant erhöht. Im Unterschied zu CNI ist aber beim Rapamycin die Bindung an den spezifischen intrazellulären Rezeptor, in diesem Falle das FKBP 12, für die Aktivierung der kanonischen TGFß-Smad Signalkaskade unverzichtbar. Gleichzeitig konnte von uns gezeigt werden, dass die Rapamycinvermittelte Aktivierung der Smad Signalkaskade unabhängig von seinem therapeutischen Wirkmechanismus, der mTOR Inhibition, stattfindet. Die in unserem Forschungsprojekt gezeigte Aktivierung profibrotsicher Signalketten durch beide Immunsuppressivaklassen verschafft wichtige Einblicke in das profibrotische Potenzial dieser nach wie vor bedeutenden Pharmaka. Dies ermöglicht eine verbesserte Risikoabschätzung insbesondere für mögliche nephrotoxische Nebenwirkungen, die besonders häufig in der Transplantationsmedizin aber auch bei der Langzeittherapie chronischer Entzündungen auftreten. Unsere Ergebnisse unterstreichen weiterhin den potenziellen Nutzen und Vorteil von antioxidativen und/oder TGFß-neutraliserenden Therapien sei es als vollständiger Ersatz oder als Adjuvanztherapie zur Reduzierung des hohen nephrotoxischen Risikos beider Immunsuppressivagruppen.
Publications
- Molecular mechanisms of TGF ß receptor-triggered signaling cascades rapidly induced by the caicineurin inhibitors cyclosporin A and FK506. J. ImmunoL (2008),181, 2831-2845
Akool el-S, Doller A, Babelova A, Tsalastra W, Moreth K, Schaefer L, Pfeilschifter J, Eberhardt W
- Rapamycin induces the TGFßi/Smad signaling cascade in renal mesangial cells upstream of mTOR. Cell Signal. (2009)21, 1806-1817
Osman B, Doller A, Akool el-S, Holdener M, Hintermann E, Pfeilschifter J, Eberhardt W
