Localization and expression of S-adenosylhomocysteine hydrolase and the adenosine A1 receptor in the rat kidney under control and pathological conditions

In der vorliegenden Arbeit wurde die Verteilung der SAH-Hydrolase und des Adenosin-A1-Rezeptors in der Rattenniere unter Kontroll- und pathologischen Bedingungen untersucht. Die Lokalisation beider Proteine wurde an immunhistochemisch gefärbten Kryostatschnitten mit Hilfe der konfokalen Laser-Scan-Mikroskopie nachgewiesen. Des Weiteren wurde das renale Methylierungspotential (MP) gemessen und die Genexpression beider Proteine bestimmt. Bei den Krankheitszuständen, die allesamt ein Modell für entsprechende Nephropathien des Menschen darstellen, handelte es sich um den insulinpflichtigen Streptozotocin-induzierten Diabetes mellitus (IDDM), um eine Kohlenmonoxid-induzierte systemische Hypoxie und schließlich um die Puromycin-Aminonukleosid-Nephrose (PAN). Unter Kontrollbedingungen war die SAH-Hydrolase ubiquitär nachzuweisen. Ein besonders intensives Signal zeigte sich dabei in den Podozyten. Der Adenosin-A1-Rezeptor stellte sich in der Immunhistochemie am Gefäßpol des Glomerulums im juxtaglomerulären Apparat dar. Weder die Lokalisation noch die Färbeintensität des Enzyms und des Rezeptors änderten sich unter diabetischen, hypoxischen und nephritischen Bedingungen. Das MP, als Indikator für Transmethylierungsprozesse in der Zelle, war nicht signifikant vermindert unter Hypoxie (47.1 ± 5.0 vs. 54.5 ± 3.0 Kontrolle), aber signifikant unter 3- und 11-tägiger PAN (16,9 ± 2,0 bzw. 11,3 ± 0,8 vs. 54.5 ± 3.0 Kontrolle). Verglichen mit den Kontrolltieren erhöhte sich das MP unter IDDM signifikant auf 88.4 ± 4.0. Mittels real-time-RT-PCR-Analysen wurde gezeigt, dass die Genexpression der SAH-Hydrolase unter 3-tägiger PAN und Hypoxie signifikant gesenkt wird, während die Expression des Adenosin-A1-Rezeptors unter allen Versuchsbedingungen unverändert bleibt. Allerdings hatte die verminderte Expression des SAH-Hydrolase-Gens keinen Einfluss auf die SAH-Hydrolase-Aktivität, die sich nicht signifikant veränderte. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass weder die SAH-Hydrolase noch der Adenosin-A1-Rezeptor von einer veränderten Proteinexpression oder Lokalisation im Nierengewebe bei den untersuchten Krankheitsmodellen betroffen sind. Im Falle der SAH-Hydrolase kommt es zwar teilweise zu einer Veränderung in der Genexpression auf mRNA-Ebene, jedoch schlägt sich dies nicht auf Ebene des Genprodukts nieder. Es ist anzunehmen, dass dieser Effekt sich erst mit zeitlicher Verzögerung einstellt oder dass Regulationsmechanismen auf mRNA-Ebene stattfinden, die eine Verwirklichung der genetischen Information beeinflussen oder gar verhindern. Veränderungen im MP ohne gleichsinnige Entwicklungen der Genexpressionsrate deuten darauf hin, dass neben Transmethylierungsreaktionen noch weitere Mechanismen an der Regulation der Genexpression beteiligt sein müssen.The purpose of this study was to examine the distribution of SAH hydrolase and of the adenosine A1 receptor in the rat kidney under control and pathological conditions. The localization of both proteins was shown in immunohistochemically stained cryostat sections by means of confocal laser scanning microscopy. Furthermore the renal methylation potential (MP) was measured and the gene expression of both proteins determined. The examined pathological conditions, which all represent established animal models for human nephropathies, were the insulin-dependent Streptozotocin-induced diabetes mellitus (IDDM), carbon monoxide induced systemic hypoxia and puromycin aminonucleoside nephrosis (PAN). Under control conditions SAH hydrolase was ubiquitously detectable. A particularly intensive signal was thereby shown in podocytes. The adenosine A1 receptor was found at the glomerular vessel pole in the juxtaglomerular apparatus in the immunohistochemical examination. Neither the localization nor the staining intensity of the enzyme and the receptor changed under diabetic, hypoxic and nephritic conditions. The MP as an indicator for transmethylation processes in the cell was not significantly decreased under hypoxia (47.1 ± 5.0 vs. 54.5 ± 3.0 control), but under 3 and 11 days PAN (16,9 ± 2,0 resp. 11,3 ± 0,8 vs. 54.5 ± 3.0 control). In comparison with control animals the MP under IDDM increased significantly to 88.4 ± 4.0. It was demonstrated by real-time-RT-PCR analysis that gene expression of SAH hydrolase under 3 days PAN and hypoxia is significantly decreased, while the expression of the adenosine A1 receptor remains unchanged under any experimental condition. However, the reduced expression of the SAH hydrolase gene had no influence on the SAH hydrolase activity, which was not significantly altered. The results of this thesis show that neither SAH hydrolase nor the adenosine A1 receptor is affected by an altered protein expression or localization in kidney tissue in any examined disease model. In case of SAH hydrolase there is a partial alteration in the gene expression on mRNA level, but this is not reflected on the gene product level. It is to be assumed that this effect appears with delay or that regulation mechanisms on mRNA level occur, which might influence or even inhibit the realization of the genetic information. Alterations in MP without similar developments in gene expression rate indicate that beside transmethylation reactions further mechanisms must be involved in the regulation of gene expression