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Sonderforschungsbereich 699

Strukturelle, physiologische und molekulare Grundlagen der Nierenfunktion

Zentralprojekt

Teilprojekt Z2 (Anatomie / Histologie, Strukturbiologie der Niere; Licht- und Elektronenmikroskopie)

Bildgebendes Zentrum: Korrelative Mikroskopie und 3D-Strukturanalyse
Das zentrale Projekt Z2 soll in der kommenden Antragsperiode zahlreichen Teilprojekten helfen, die Grundlagen für die Interpretation der Nieren-Struktur in Knock-out-Mäusen bzw. des Phänotyps einer veränderten Zelllinie zu schaffen. In mehreren Teilprojekten des SFB 699 sind Untersuchungsziele beschrieben, bei denen als wesentlicher Teil die folgenden Fragestellungen formuliert werden können: wie ist die subzelluläre Verteilung des Proteins in der Zelle bzw. im Gewebe? Welchen Einfluss hat der Knock-out oder allgemein das Ausschalten eines Gens bzw. die Überexpression eines Gens auf die Ultrastruktur des Nierengewebes, z.B. der Glomeruli oder der Tubuli, oder der Zelllinie? Diese Fragen sollen durch folgende abbildende Methoden untersucht werden: konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM); intravitale Multiphotonen-Mikroskopie; Transmissions- und Raster-Elektronenmikroskopie (TEM, SEM); korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie (nach gezieltem Tagging des Zielproteins und z.B. Photokonversion); und elektronen-tomographische Analyse mit 3D-Visualisierung. Diese Methoden greifen in vielen Fällen eng ineinander und ermöglichen es, verschiedene strukturelle Aspekte dergleichen Präparate darzustellen.
Projektleiter: Prof. Dr. Reinhard Rachel / Prof. Dr. Ralph Witzgall

Teilprojekt Z3

Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs
Projektleiter: Prof. Dr. Armin Kurtz / Hannelore Schieder

Teilprojekt Z4 (Physiologie)

Isoliert perfundierte Mausniere
Die Nierenfunktion unterliegt einer sehr komplexen Steuerung durch lokale und systemische Faktoren wie z.B. Hormone, das sympathische Nervensystem, den Blutdruck und die Plasmazusammensetzung. Diese Kontrollfaktoren regulieren wiederum eine Vielzahl unterschiedlicher Teilaspekte der Nierenfunktion wie die Nierendurchblutung, die glomeruläre Filtrationsrate, die Tubulusfunktion und die Freisetzung renaler Hormone. Obwohl auf der einen Seite dem Verständnis dieses komplexen Steuerungssystems eine große Bedeutung in der Nierenforschung zukommt, macht u.a. die gegenseitige Beeinflussung dieser Faktoren die gezielte Untersuchung spezieller Aspekte der Nierenfunktion in vivo nahezu unmöglich. Auch die Untersuchung der direkten renalen Wirkung eines Pharmakons oder einer generellen genetischen Deletion bei Knockoutmäusen wird durch die systemischen Wirkungen dieser Interventionen häufig verhindert.
Eine Möglichkeit diese Problematik zu umgehen, ist die Verwendung von Zellkulturen oder isolierten Tubulussegmenten. Diese Experimente lassen zwar einerseits die sehr gezielte, kontrollierte und direkte Untersuchung spezieller Zellfunktionen zu, andererseits erlauben sie aber keine Einblicke in komplexere intrarenale Regulationsmechanismen, die auf die spezielle Nierenultrastruktur angewiesen sind. Auch die Regulation der Nierenfunktion durch systemische Faktoren, wie den Blutdruck, ist an isolierten Zellen nicht möglich. Die isoliert perfundierte Mäuseniere stellt das Bindeglied zwischen Zellkulturexperimenten auf der einen Seite und in vivo Experimenten auf der anderen Seite dar. Die Nieren werden dabei außerhalb des Körpers bei konstantem Druck mit einem definierten Perfusat durchblutet, systemische Einflüsse werden dadurch ausgeschlossen und so die Untersuchung der Nierenfunktion unter kontrollierten Bedingungen ermöglicht. Die erhaltene Struktur und Unversehrtheit des Organs erlaubt es dabei, komplexere intrarenale Regulationsmechanismen zu untersuchen. Auch die gezielte Veränderung einzelner Kontrollfaktoren der Nierenfunktion, z.B. des renalen Perfusionsdrucks, ist in der isoliert perfundierten Niere möglich, ohne das systemische Gegenregulationen, wie sie bei in vivo Experimenten der Fall wären, auftreten.

Aufgrund der besonderen Stellung, die die isoliert perfundierte Mäuseniere in der Nierenforschung einnimmt, ist der Bedarf an Versuchen an diesem Modell in den letzten Jahren stetig gewachsen. Entsprechend sind auch für die laufende Förderperiode Experimente zur Kontrolle der Nierendurchblutung, der Reninsekretion und der Tubulusfunktion an isoliert perfundierten Mäusenieren geplant.
Projektleiter: Prof. Dr. Frank Schweda