Diabetologie und Stoffwechsel 2021; 16(S 01): S56-S57
DOI: 10.1055/s-0041-1727476
07. Diabeteskomplikationen/Begleiterkrankungen

Der Einfluss von Hyperglykämie- sowie Methylglyoxal- induziertem Stress auf die Genexpression co-kultivierter Podozyten und glomerulärer Endothelzellen in der Pathophysiologie der Diabetischen Nephropathie

M Albrecht
1   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, European Center for Angioscience (ECAS), Mannheim Institute for Innate Immunoscience (M3), Mannheim, Germany
,
C Sticht
2   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, Center of Medical Research, Bioinformatics and Statistics; Institute of Clinical Chemistry, Mannheim, Germany
,
C De La Torre
2   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, Center of Medical Research, Bioinformatics and Statistics; Institute of Clinical Chemistry, Mannheim, Germany
,
J Qiu
3   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, Department of Nephrology, Endocrinology and Rheumatology, Fifth Department of Medicine, Mannheim, Germany
,
S Hettler
3   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, Department of Nephrology, Endocrinology and Rheumatology, Fifth Department of Medicine, Mannheim, Germany
,
N Kretz
4   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, Center of Medical Research, Bioinformatics and Statistics, Mannheim, Germany
,
B Yard
3   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, Department of Nephrology, Endocrinology and Rheumatology, Fifth Department of Medicine, Mannheim, Germany
,
BK Garvalov
1   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg, European Center for Angioscience (ECAS), Mannheim Institute for Innate Immunoscience (M3), Mannheim, Germany
,
JP Sleeman
5   Medical Faculty Mannheim of the University of Heidelberg; Karlsruhe Institute of Technology Campus North, European Center for Angioscience (ECAS), Mannheim Institute for Innate Immunoscience (M3); Institute of Biological and Chemical Systems - Biological Information Processing (IBCS-BIP), Mannheim; Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
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Fragestellung Die diabetische Nephropathie geht mit Veränderungen der glomerulären Filtrationsrate einher. Zwei Zelltypen, die bei diesem Prozess eine Schlüsselrolle spielen, sind glomeruläre Endothelzellen (GEnCs) und Podozyten, welche in engem Kontakt innerhalb der Nierenglomeruli liegen. Diese Zelltypen werden durch metabolische Veränderungen beeinflusst, die für Diabetes charakteristisch sind, einschließlich Hyperglykämie und Dicarbonylverbindungen wie Methylglyoxal. Es ist jedoch noch unzureichend verstanden, welche Auswirkungen diese Stoffwechselfaktoren auf GEnCs und Podozyten haben und inwieweit die Interaktionen zwischen diesen Zellen diese Effekte modulieren können [1]-[3].

Methodik Konditionell immortalisierte Podozyten und GEnCs wurden im Transwell-System co-kultiviert und mit Hyperglykämie oder Methylglyoxal behandelt. Differentiell exprimierte Gene wurden mittels RNA-seq identifiziert, mittels qPCR validiert und bioinformatisch ausgewertet (u.a. mit Gene Ontology, Reactome, KEGG und GSEA Analysen). Es wurden auch Versuche an Monokulturen durchgeführt.

Ergebnisse Hyperglykämie und Methylglyoxal hatten unterschiedliche Effekte auf die Genexpression der beiden Zelltypen, wobei Hyperglykämie einen stärkeren Effekt auf Podozyten und Methylglyoxal einen stärkeren Effekt auf GEnCs zeigte. Darüber hinaus war die Wirkung der gleichen Behandlung zwischen GEnCs und Podozyten deutlich unterschiedlich. Wichtig ist, dass die Mehrzahl der validierten Veränderungen in der Genexpression nur in Co-Kulturen von GEnCs und Podozyten, jedoch nicht in Monokulturen dieser Zellen beobachtet wurden. Unter Hyperglykämie kam es zu einer Hochregulierung der “immediate early response genes” in beiden Zelltypen, insbesondere Gene der EGR-Familie. In allen Behandlungsgruppen zeigt sich überraschenderweise eine mehrheitliche Herunterregulierung von Genen der extrazellulären Matrix.

Schlussfolgerung GEnCs und Podozyten zeigen spezifische Reaktionen auf Hyperglykämie und Methylglyoxal, die im hohen Maße von der Interaktion zwischen den beiden Zelltypen abhängig sind.

Hr. Albrecht erhielt 2020 eine allgemeine Projektförderung von der DDG zu dem Thema „Der Einfluss von Methylglyoxal-induziertem Stress auf die Genexpression kultivierter Podozyten und glomerulärer Endothelzellen sowie ihre Validierung in diabetischen Mausmodellen (STZ, BTBR ob/ob) und in Patienten mit Typ 2 Diabetes Mellitus“.


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Interessenskonflikt

Es bestehen keine Interessenskonflikte.

  • Literatur

  • 1 Wang. et al, J Chromatog B 2019; 1106-1107: 19-25
    CrossrefPubMed
  • 2 Jensen. et al, Diabetic Med 216, 33. 1625-1631
  • 3 Giacco. et al, Diabetes 2014; 63: 291-9
    CrossrefPubMed

Publication History

Article published online:
06 May 2021

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  • Literatur

  • 1 Wang. et al, J Chromatog B 2019; 1106-1107: 19-25
    CrossrefPubMed
  • 2 Jensen. et al, Diabetic Med 216, 33. 1625-1631
  • 3 Giacco. et al, Diabetes 2014; 63: 291-9
    CrossrefPubMed