Untersuchungen zur Bedeutung von Kaliumkanälen für die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Aldosteronproduktion bei Task1-/- Mäusen

Bis zu 10% aller Patienten, die unter arterieller Hypertonie leiden, haben einen primären Hyperaldosteronismus. Zu den bluthochdruckinduzierten Folgen kommen in diesen Fällen die direkten negativen Einflüsse des Aldosterons (Linksherzhypertrophie, diastolische Dysfunktion, Elastizitätsverlust der Gefäße durch fibrotischen Umbau) hinzu und führen somit zu einer weiteren Erhöhung der Mortalität. Für die Regulation der Aldosteronproduktion spielen Kaliumkanäle wie TASK1, TASK3, TREK1, KCNQ1 und KCNMA1 eine wichtige Rolle. Abhängig von deren Leitfähigkeit und Aktivität wird die Plasmaaldosteronkonzentration über Kalziumsignalwege, Transkriptionsfaktoren und Regulatorproteine (z.B. StAR) beeinflusst. In vorhergehenden Versuchen wurde beobachtet, dass weibliche Mäuse mit fehlendem Task1-Kalium-Kanal (Task1-/-) im Gegensatz zu männlichen Task1-/- Mäusen einen Hyperaldosteronismus und eine Fehlzonierung der Aldosteronsynthase (Cyp11b2) ausbilden. Ziel dieser Arbeit war es, bei männlichen Task1-/- Mäusen Kanäle zu finden, die diesen Verlust möglicherweise kompensieren können. Zur Phänotypisierung wurde zunächst das Plasmaaldosteron sowohl weiblicher und männlicher wildtyp als auch Task1-/- Mäuse gemessen. Hier zeigte sich ein nicht signifikanter Hyperaldosteronismus der Task1-/- Weibchen. Dieselben Tiere wurden mittels Immunfluoreszenzfärbungen der Nebennieren auf eine Dezonierung der Aldosteronsynthase hin untersucht. In der Gruppe der Task1-/- Weibchen gab es hier große Unterschiede in der Lokalisation der Aldosteronsynthase. Es zeigten sich zonierte, dezonierte und übergangszonierte Expressionsmuster. Bei den Männchen war die Aldosteronsynthase auf die Zona glomerulosa begrenzt. Es konnte ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Plasmaaldosteronkonzentration und der Dezonierung der Aldosteronsynthase gefunden werden. Dabei zeigten Task1-/- Weibchen mit dezonierter Aldosteronsynthase höhere Aldosteronsynthase-Expressionen und die höchsten Plasmaaldosteronkonzentrationen. Desweiteren wurden Realtime-PCR, Western-Blot und Immunfluoreszenzfärbungen eingesetzt um Unterschiede in den Expressionsmengen und -mustern der Kalium-Kanäle zwischen wildtyp und Task1-/- Männchen und Weibchen festzustellen. Hinsichtlich der Kalium-Kanäle Task2, Kcnma1 und Kcnq1 mit seinen Untereinheiten Kcne1, Kcne2 und Kcne5 konnten in dieser Versuchsreihe hinsichtlich der Geschlechter keine signifikanten Unterschiede in der Gruppe der Task1-/- Mäuse gefunden werden. Als vielversprechend stellten sich jedoch die Kanäle Task3 (bilden Heterodimere mit Task1), Trek1 und die Kcnq1-Untereinheiten Kcne3 (schnelle Aktivierung und Inaktivierung des Kcnq1-Stroms) und Kcne4 (hemmende Wirkung auf den Kcnq1-Strom) heraus. RT-PCR und Westernblot-Versuch zeigten, dass Task1-/- Weibchen deutlich mehr (RT-PCR: ca. 1,5-fach) Kcnq1 produzieren als männliche Task1-/- Mäuse. Zugleich wurde jedoch auch – im Gegensatz zu den männlichen Task1-/- Mäusen – die hemmende Untereinheit Kcne4 überexprimiert. Männliche Task1-/- Mäuse zeigten im Vergleich zu den wildtyp Männchen eine signifikant gesteigerte mRNA-Produktion der Kcne3-Untereinheit. Unabhängig von den Subgruppen waren in der Versuchsreihe in männlichen Mäusen deutlich höhere Werte an Task3 und Trek1 nachweisbar. Der Task3-Kanal wurde von den Männchen dabei hauptsächlich in der Zona fasciculata exprimiert. Bei Weibchen war die Expression von Task3 schwächer und eher auf die Zona glomerulosa und die Zona reticularis beschränkt. Im Gegensatz zu männlichen Tieren wiesen weibliche Task1-/- Mäuse in der Zona fasciculata häufig eine fehllokalisierte Aldosteronsynthase auf. Eine lokale Unterdrückung der Aldosteronsynthaseexpression durch Task3 bei männlichen Task1-/- Mäusen ist daher denkbar. In vorhergehenden Studien konnte bereits veranschaulicht werden, dass der Task3-Kanal nicht allein für die Kompensation des Task1-Kanals verantwortlich sein kann. In dieser Versuchsreihe konnten diesbezüglich mit Trek1, Kcne3 und Kcne4 weitere Komponenten für einen tragfähigen Erklärungsansatz näher beleuchtet werden. In Zusammenschau der Ergebnisse zeigte sich, dass ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Kaliumkanälen, Signalwegen und Transkriptionsfaktoren für die spezifische Expression der Aldosteronsynthase notwendig ist. Weiterführende Studien werden notwendig sein, um dieses Zusammenspiel näher zu charakterisieren und eine mögliche Bedeutung für den Hyperaldosteronismus beim Menschen zu überprüfen