Bedeutung der autonomen renalen Innervation für Entzündungsvorgänge bei experimentellen Nephritiden

In den letzten Jahren sprechen immer mehr Befunde für eine Wechselwirkung zwischen dem autonomen Nervensystem und dem Immunsystem. Der Einfluss von Nervenfasern auf Entzündungsvorgänge wurde an unterschiedlichen Tiermodellen wie z.B. in immunvermittelter Hepatitis untersucht. In experimentellen Nephritiden ist die Rolle der Nervenfasern auf entzündliche Vorgängen noch nicht untersucht, obgleich ein signifikanter Einfluss sehr wahrscheinlich ist, da unterschiedlichste Funktionen in der Niere, wie z.B. der renale Blutfluß als auch die Entstehung von Hypertonie durch das autonome Nervensystem geregelt werden. Zusätzlich ist die Erforschung neuer Mechanismen, die bei der Entstehung und Fortschreiten von entzündlichen Nierenerkrankungen eine Rolle spielen, von großer Wichtigkeit, da es bei etwa 30% der Patienten trotz medikamentöser Behandlung zu einem akuten Nierenversagen kommt. Im ersten Teil der Arbeit wurden in Denervierungsversuchen der Einfluss der autonomen renalen Innervation und die Rolle sensorischer Primärafferenzen auf das Entzündungsgeschehen in der Niere untersucht. Hierbei hat sich herausgestellt, dass durch eine vollständige renale Denervation sympathischer und sensorischer Nervenfasern funktionelle und strukturelle Folgen einer experimentellen Glomerulonephritis signifikant verringert werden konnten. Entzündliche, proliferative und pathophysiologische Parameter wie z.B. TNF alpha Expression, Kollagen IV Ablagerungen und Albuminausscheidung waren in denervierten Anti-Thy-1.1 Nephritistieren deutlich vermindert. Die selektive Depletion sensorischer Primärafferenzen in Ratten mit experimenteller Glomerulonephritis bestätigte den Einfluss des Nervensystems auf Entzündungsvorgänge in der Niere. Physiologische Parameter wie Proteinurie aber auch die Expression des pro-inflammatorischen Zytokins TNF alpha waren unverändert, allerdings konnte in Tieren ohne Primärafferenzen eine geringere Expression von IL-6 und PAI-1 nachgewiesen werden. Auch führte die Depletion zu einer reduzierten Ablagerung von Kollagen IV und einer Verringerung der glomerulären Makrophagen. Der Einfluss des Neuropeptids CGRP auf die Entstehung und Aufrechterhaltung der Anti-Thy-1.1 Nephritis wurde im zweiten Teil der Arbeit untersucht. In entzündlichen Nieren konnten sowohl verringerte CGRP Gewebekonzentrationen als auch eine Hochexpression der Rezeptorkomponente RAMP1, welche für die CGRP Rezeptorselektivität wichtig ist, nachgewiesen werden. Durch Immunfluoreszenzfärbungen konnten CRLR positive Makrophagen im interstitiellen Gewebe nachgewiesen werden. Auch konnte gezeigt werden, dass Mesangiumzellen einen Teil des CGRP Rezeptors exprimieren. Experimente mit einem selektiven Rezeptorantagonisten CGRP8-37 zeigten einen divergierenden Einfluß von CGRP auf das Fortschreiten einer experimentellen Glomerulonephritis. Die Blockade des CGRP Rezeptors in Anti-Thy-1.1 Nephritistieren führte einerseits zu einer verstärkten Expression pro-inflammatorischer Zytokine wie TNF alpha und IL-6, allerdings wurden Albumin- und Proteinausscheidung und die Einwanderung von Entzündungszellen in das Nierengewebe verringert. Es ist davon auszugehen, dass CGRP durch seine anti-inflammatorischen und starken vasodilatorischen Eigenschaften das renale Entzündungsgeschehen maßgeblich beeinflusst. Im letzten Abschnitt der Arbeit wurde die Rolle des Neuropeptids SP und dessen Rezeptor NK-1R auf das Entzündungsgeschehen in anti-Thy-1.1 Nephritis untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass in der Entstehungsphase einer experimentellen Glomerulonephritis die Anzahl NK-1R positiver Dendritischer Zellen zunimmt. Durch Immunfluoreszenzfärbungen konnten diese Zellen im renalen Interstitium nachgewiesen werden. Auch konnte der NK-1R auf interstitiellen Makrophagen und in Glomeruli mittels Immunfluoresenzfärbung angefärbt werden. Die Behandlung mit dem spezifischen NK-1R Antagonisten Aprepitant führte zu einer Schutzwirkung in der Anti-Thy-1.1 Nephritis. Die Blockade des NK-1R führte zu einer Verringerung der Albumin- und Proteinausscheidung. Auch entzündliche Parameter wie die renale Expression von IL-6, PAI-1, RANTES und TNF alpha sowie die Einwanderung von Makrophagen konnten in Aprepitant behandelten Nephritistieren signifikant vermindert werden. Zusammenfassend bekräftigen die Ergebnisse dieser Studie die Bedeutung der autonomen renalen Innervation für Entzündungsvorgänge in Nephritiden. Antagonisten, welche die Freisetzung von Neuropeptiden aus peptidergen Nervenfasern oder die Bindung des pro-inflammatorischen Neuropeptides SP an seinen Rezeptor verhindern, stellen hierbei einen Ansatzpunkt für neue therapeutische Strategien in der Behandlung entzündlicher Nierenerkrankungen dar.In the last years increasing evidence suggest an interrelation between autonomic nervous and immune system (Mignini, F. et al. 2003). A contribution of nerve fibres in inflammatory processes is well established and has been investigated in many organs, e.g. in autoimmune mediated hepatitis in mice (Neuhuber, WL. et al. 2004). However neuroimmune interactions have never been studied in the kidney before although renal functions like renal blood flow or the development of hypertension is modulated by the nervous system. Furthermore inflammatory renal diseases remain a prevalent cause for end-stage failure and therefore new therapeutical strategies are of great interest. This study elucidates the pivotal role of the autonomic nervous system in initiation and progression of mesangioproliferative glomerulonephritis. In the first part of the study the role of the renal innervation in kidney inflammation was examined. Therefore surgical bilateral denervation was performed to deplete complete renal nerve fibres and primary sensory neurons were depleted by neonatal capsaicin pre-treatment. The absence of sympathetic and sensory nerve fibres significantly reduced albuminuria, formation of mesangiolysis and collagen IV deposition. Furthermore inflammatory parameters like expression of TNF alpha, accumulation of interstitial macrophages as well as cell proliferation were significantly diminished in denervated nephritis rats. In conclusion, autonomic renal denervation ameliorated experimental glomerulonephritis. Depletion of primary sensory neurons substantiated the influence of the nervous system in renal inflammation. Urinary protein excretion and renal expression of TNF alpha and RANTES were unaltered in denervated nephritis rats. However, depletion of sensory nerve fibres led to decreased renal expression of IL-6 and PAI-1 and to a reduction of collagen IV deposition and macrophages infiltration. In the second part, the influence of CGRP, the prominent neuropeptide of primary sensory neurons had to be investigated in the inflamed kidney. In anti-Thy-1.1 nephritis a decreased CGRP tissue concentration was measured and an up-regulation of renal RAMP1 expression which is the key determinant of CGRP binding was observed. Furthermore, CRLR positive macrophages were disclosed in renal interstitium by immunofluorescence and CRLR was detected within the glomeruli and on mesangial cells. Pre-treatment with the specific receptor antagonist CGRP8-37 in anti-Thy-1.1 nephritis displayed a divergent effect on the progression of experimental glomerulonephritis. Blockade of CGRP receptor led to an increase of renal TNF alpha and IL-6 expression but also diminished urinary albumin and protein excretion as well as infiltration of macrophages. This results probably due to the fact that CGRP offers anti-inflammatory as well as vasodilatory effects. In the third part of this work, the role of SP and its prime receptor NK-1R in experimental glomerulonephritis had to be examined. Two days after nephritis induction the frequency of CD11 positive dendritic cells expressing NK-1R was elevated and therefore a contribution in promoting renal inflammation is most likely. Furthermore NK-1R positive dendritic cells were also assessed in renal interstitium by immunofluorescence. Furthermore, NK-1R was detected on interstitial macrophages and within the glomeruli. Treatment with the specific NK1R antagonist aprepitant protected rats from anti-Thy-1.1 nephritis. A significant reduction of proteinuria and albuminuria could be observed. Particularly with regard to inflammation aprepitant reduced macrophage infiltration and renal expression of IL-6, PAI-1, RANTES and TNF alpha in nephritis rats. Accordingly, since inflammation is a prerequisite for fibrosis aprepitant diminished TGF alpha expression and collagen IV deposition. In conclusion, the results of this study substantiate the relevance of the autonomic renal innervation in the beginning and progression of experimental glomerulonephritis and therefore blocking receptors critical for the release of SP from nerve endings of primary sensory neurons or NK-1R antagonists might provide new therapeutic options for treatment of inflammatory kidney diseases