Dokument: Charakterisierung von Rattenmodellen für Nierenerkrankungen mit Fokus auf miRNAs im Urin als Biomarker für Nierenschäden
| Titel: | Charakterisierung von Rattenmodellen für Nierenerkrankungen mit Fokus auf miRNAs im Urin als Biomarker für Nierenschäden | |||||||
| Weiterer Titel: | Characterization of rat models for kidney disease with focus on urinary miRNAs as biomarkers for kidney injury | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61177 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20221114-113622-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Petzuch, Barbara Johanna [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Fritz, Gerhard [Gutachter] Prof.Dr. Schmuck, Gabriele [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | MicroRNAs (miRNAs) sind Regulatoren der Genexpression und spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation von Homöostase und Pathogenese. Im Urin können miRNAs in Proteinkomplexen oder in extrazellulären Vesikeln (EVs) gefunden werden. Zur Evaluierung von miRNAs im Urin als Biomarker für chronische Nierenerkrankungen (CKD) wurden miRNA-Profile zweier Rattenmodelle für CKD, den ZSF1-Ratten als Modell für das metabolische Syndrom und diabetische Nephropathie, und Renin-2 transgenen (mRenTG) Ratten als Modell für Bluthochdruck, analysiert. Zusätzlich wurde der Mehrwert der EV-Anreicherung untersucht und eine potenzielle Assoziation der miRNAs mit renaler Fibrose in einem in vitro-Modell adressiert. Zur vollständigen Charakterisierung der Tiermodelle wurde die Genexpression in Leber und Herz von ZSF1-Ratten sowie im Herz von mRenTG-Ratten bestimmt. In beiden Tiermodellen konnte eine renale Schädigung einschließlich Fibrose, Entzündung, glomeruläre Schäden und veränderte Nierenfunktion gezeigt werden. Die renale Genexpression in ZSF1-Ratten war dabei größtenteils vergleichbar zu mRenTG-Ratten, Tiermodellen für AA-induzierter Nephropathie und Glomerulonephritis sowie zu Patienten mit diabetischer Nephropathie, was auf generelle Pathomechanismen der CKD hindeutet. Im Gesamturin und Urin-EVs waren insgesamt 290 miRNAs in fettleibigen ZSF1-Ratten relativ zur Kontrolle erhöht, während 38 miRNAs mit zunehmender Progression der CKD verändert waren. Zu diesen gehörten unter anderem miR-10a-5p und miR-125b-5p. MiRNAs korrelierten dabei besser mit der CKD-Progression in ZSF1-Ratten als Proteinbiomarker. Mehrere miRNAs in ZSF1-Ratten wurden zuvor in Patienten mit diabetischer und AA-induzierter Nephropathie sowie in Ratten mit Glomerulonephritis beschrieben, und sind assoziiert mit renaler Fibrose, Entzündungsprozessen und glomerulären Schäden. EV-Anreicherung war von Vorteil für die Identifikation ausgewählter miRNAs. Parallel wurden im ZSF1-Modell moderate Veränderungen der Leber identifiziert, welche auf eine Lebersteatose hindeuten. Trotz der vergleichbaren renalen Schädigung waren nur acht miRNAs in Urin-EVs der mRenTG-Ratten verändert, von denen eine mit endothelialer Dysfunktion assoziiert war. MRenTG-Ratten waren zusätzlich gekennzeichnet durch Hypertrophie, Fibrose und veränderter Funktion des Herzens. Zusammenfassend zeigt dies den Wert des ZSF1- und mRenTG-Rattenmodells, sowie des in vitro-Modells, für die humanrelevante, präklinische Biomarker- und Grundlagenforschung. Die hier erhobenen Daten und deren Vergleich mit der Literatur zeigen ein klares Potential bestimmter miRNAs im Gesamturin und Urin-EVs als translationale Biomarker für Ätiologie-übergreifende pathophysiologische Mechanismen, aber auch Ätiologie-abhängige CKD, mit höherer Sensitivität hinsichtlich des Krankheitsverlaufes als validierte Proteinbiomarker.MicroRNAs (miRNAs) are regulators of gene expression and play an important role in body homeostasis and disease. In urine, miRNAs can be found in protein complexes or extracellular vesicles (EVs). To investigate the value of miRNAs as biomarkers for CKD, we compared urinary protein biomarkers for kidney injury with urinary miRNA profiles in two models of chronic kidney disease (CKD). One model reflects the metabolic syndrome including diabetic nephropathy (ZSF1 rats), and the other essential hypertension (renin transgenic rats). We furthermore assessed the benefit of urinary EV enrichment and the association of affected miRNAs with renal fibrosis in an in vitro model. In addition to renal pathology, we investigated gene expression alterations in the liver of ZSF1 rats and the heart and kidney of ZSF1 and mRenTG rats to fully characterize these disease models. Herewith we confirmed pronounced kidney injury in obese ZSF1 rats including renal fibrosis, inflammation, glomerular injury and altered renal function. The majority of the gene expression alterations were comparable to mRenTG rats, disease models for aristolochic acid-induced nephropathy and glomerulonephritis, and to human diabetic nephropathy. In total urine and urinary EVs combined, we found 290 miRNAs increased in ZSF1 obese compared lean rats, and 38 miRNAs altered during disease progression in obese ZSF1 rats between week 14 and 26. Examples of affected miRNAs are miR-10a-5p and miR-125b-5p. MiRNAs altered between 14 and 26 weeks correlated better with disease progression than established protein biomarkers. Several miRNAs identified here were previously reported in patients with diabetic and aristolochic acid-induced nephropathy and animal models of glomerulonephritis, and were associated with renal inflammation, fibrosis and glomerular injury. This underlines the potential of miRNA as biomarkers of renal pathophysiological mechanisms across different etiologies. EV enrichment showed a benefit on the detection of selected miRNA biomarker candidates. Renal alterations in ZSF1 rats were paralleled by gene expression alterations indicating liver steatosis and moderate changes in the heart. Despite similar renal injury only eight miRNAs were changed in urinary EVs of renin transgenic rats, including one associated with endothelial dysfunction. Renal alterations were paralleled by cardiac hypertrophy, fibrosis and altered cardiac function in renin transgenic rats, overall validating these models also for metabolic syndrome (ZSF1) and hypertension (Renin transgenic)-related diseases. In summary, these results show the value of the ZSF1 and renin transgenic rat model, together with an in vitro model, for preclinical miRNA biomarker discovery and research for CKD with human relevance. The combination of our results with published data suggests the potential of specific urinary miRNAs as translational biomarkers for general pathophysiologic mechanisms as well as for etiology specific CKD with potentially higher sensitivity for injury progression than validated protein biomarkers. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Toxikologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 14.11.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 14.11.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 14.03.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 26.10.2022 |
