Molekulare Mechanismen der Wasserhomöostase

Bei der Zubereitung einer Suppe ist die Aufrechterhaltung des richtigen Gleichgewichts von Flüssigkeit und Salz entscheidend. Ebenso ist die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts von Wasser und Elektrolyten ein wichtiger physiologischer Prozess im menschlichen Körper, und eine Störung dieses Prozesses kann schwerwiegende Folgen haben. Die Nieren regulieren die Menge an Wasser und gelösten Stoffen, die vom Körper aufgenommen und ausgeschieden werden, durch einen Prozess, der als Urinkonzentration bekannt ist. Kürzlich haben Forscher in Japan neues Licht auf die molekularen Mechanismen geworfen, die diesem Prozess zugrunde liegen.

In einer neuen Studie veröffentlicht in PNAShaben Forscher unter der Leitung der Tokyo Medical and Dental University (TMDU) die Rolle eines Schlüsselproteins, des Lipopolysaccharid-responsiven und beige-ähnlichen Ankerproteins (LRBA), im Prozess der Urinkonzentration identifiziert. Es wurde festgestellt, dass LRBA die Funktion von Proteinkinase A (PKA) reguliert, einem Signalmolekül, das an einer Vielzahl biologischer Prozesse beteiligt ist.

In den Nieren reguliert PKA bekanntermaßen Aquaporin-2 (AQP2)-Wasserkanäle, die als Reaktion auf das antidiuretische Hormon Vasopressin während der Dehydrierung aktiviert werden, und erleichtert die Wasserresorption, wodurch ein weiterer Wasserverlust aus dem Körper verhindert wird. Die Besonderheiten der Wechselwirkung zwischen PKA und AQP2 blieben jedoch unklar. Um die molekularen Mechanismen, die an diesem Regulierungsprozess beteiligt sind, besser zu verstehen, untersuchte das von TMDU geleitete Forschungsteam potenzielle Mediatoren von PKA in den Nieren, in der Hoffnung, einen fehlenden Schritt in der AQP2-Regulierung zu finden.

„Wir haben einen Screen von PKA-Substraten in Nierenzellen von Mäusen durchgeführt, um Proteine ​​zu bestimmen, die mit AQP2 korrelieren“, sagt Hauptautor Fumiaki Ando. „Wir haben LRBA als einen Kandidaten identifiziert, der mit der AQP2-Aktivierung korrespondiert.“

Weitere Analysen zeigten, dass sich LRBA zusammen mit AQP2 in den Sammelrohren der Niere – einem Abschnitt der Niere, der an der Wasserrückgewinnung beteiligt ist – lokalisierte. Das Forschungsteam untersuchte Mäuse, denen LRBA fehlte, und stellte fest, dass sie Polyurie (übermäßiges Wasserlassen) und eine beeinträchtigte Aktivierung von AQP2 aufwiesen.

„Unsere Ergebnisse zeigten, dass LRBA mit PKA interagiert, um es in den Nierensammelrohren zu verankern und dadurch die PKA-induzierte Aktivierung von AQP2 zu erleichtern“, sagt Seniorautor Shinichi Uchida. „In Abwesenheit von LRBA wird AQP2 nicht aktiviert, was zu einer Verringerung der Wasserresorption und einer Erhöhung der Urinausscheidung führt.“

Die Ergebnisse des Forschungsteams zeigen, dass LRBA für die Aufrechterhaltung der Wasserhomöostase im Körper unerlässlich ist, und liefern neue Einblicke in die molekularen Mechanismen der Urinkonzentration. Insbesondere die LRBA-PKA-Wechselwirkung kann als potenzielles Ziel für die Entwicklung von medikamentösen Behandlungen für Polyurie dienen.

Bereitgestellt von der Tokyo Medical and Dental University