Suche nach präklinischen Biomarkern beim Alport Syndrom im Mausmodel

Das Alport Syndrom (AS) ist eine genetisch bedingte Nierenerkrankung, die durch Mutationen in den Genen COL4 α3, α4 oder α5 hervorgerufen wird. Diese kodieren für die Ketten Das Alport Syndrom (AS) ist eine genetisch bedingte Nierenerkrankung, die durch Mutationen in den Genen COL4A3, 4 oder 5 hervorgerufen wird. Diese kodieren für die Ketten α3, α4 bzw. α5 von Kollagen IV, und sind damit wesentlich am Aufbau der adulten glomerulären Basalmembran der Niere beteiligt. Im Verlauf der Erkrankung kommt es oft schon im Kindesalter zu einer voranschreitenden Beeinträchtigung der Nierenfunktion bis zum terminalen Nierenversagen. Inzwischen ist es möglich, den Fortgang der Krankheit durch den Einsatz von ACE-Hemmern (ACE – Angiotensin-converting enzyme), wie zum Beispiel Ramipril, zu verlangsamen und die Zeit bis zur Dialyse- oder Transplantationspflichtigkeit entscheidend zu verzögern. Diese Therapie ist umso effizienter, je eher damit begonnen wird. Doch aufgrund des symptomlosen Beginns wird die Erkrankung bisher meist zu spät oder gar nicht diagnostiziert. Daher werden präklinische Krankheitsmarker zum frühzeitigen Nachweis dringend benötigt, um einen schnelleren Therapiebeginn und damit eine Verbesserung des zu erwartenden Therapieerfolges zu erzielen. Zudem sind noch immer viele Abläufe der Pathogenesekette des AS ungeklärt. Im Rahmen dieser Dissertation sollten wenig-invasive präklinische Biomarker für das AS gesucht werden. Dies erfolgte mittels massenspektrometrischer Analyse von Serum-Proben von COL(IV)A3 -/--Mäusen im Vergleich zu gesunden Kontrolltieren. Außerdem sollte untersucht werden, ob diese Biomarker durch die Ramipril-Behandlung beeinflusst werden. Untersucht und verglichen wurden Proben von gesunden Kontroll-, unbehandelten-, und mit Ramipril behandelten COL(IV)A3 -/- -Mäusen, jeweils in den drei juvenilen Altersgruppen von 4,5, 6 und 7,5 Wochen. Dazu erfolgte zunächst eine zweidimensionale Fraktionierung der Serum-Proben mittels Größenausschluss- und Anionenaustauschchromatographie. Anschließend wurde die massenspektrometrische Analyse der Fraktionen und die softwaregestützte Auswertung der Daten vorgenommen. Es wurden beim unbehandelten AS 115 Proteinketten mit ansteigender, 41 mit abfallender Konzentration und 18 mit sowohl ansteigenden als auch abfallenden Proteoformen gefunden. Zahlreiche dieser Veränderungen sind unter Ramipriltherapie reversibel. Daraus wurden 25 Biomarkerkandidaten abgeleitet, die sich durch eindeutige Unterschiede zu Vergleichsproben bereits in der präklinischen Krankheitsphase auszeichnen. Diese sind das Retinol-bindende Protein 4, Serum-Amyloid P, HMW Kininogen II, Transferrin, LCAT-Phosphatidylcholin-Sterol-Acyltransferase (LCAT), Clusterin (Apolipoprotein J), Betaine-Homocysteine-S-Methyltransferase 1 (BHSM1), Isoform 2 der Kollagen-α1(I)-Kette (COLα1), Hämopexin, Haptoglobin, Angiotensinogen, Apolipoprotein (Apo) AI, Apo A IV, Apo CIII, Beta-2-Glykoprotein 1 (2GP1), Komplementfaktor H, Fibronektin, Isoform 3 der Sulfhydryl-Oxidase 1 (QSOX1), Leucin-reiches-HEV-Glykoprotein (LRHEV), der Inter-alpha-Trypsin-Inhibitor-(IATI)-Komplex aus dem alpha-1-microglobulin/bikunin precursor Protein (AMBP), die schweren Ketten H1 (HCH1) und H2 (HCH2), Vomeronasal 2 Rezeptor 67 (Vom), Zinkfingerprotein 758 und die Superoxid-Dismutase. Es ist weiterführend in humanen Proben zu prüfen, ob diese Markerkandidaten eine ausreichende diagnostische Sensitivität und Spezifität haben und ob sie zum Therapiemonitoring und bei der Entwicklung neuer Therapieansätze Verwendung finden können. bzw. 5 von Kollagen IV, und sind damit wesentlich am Aufbau der adulten glomerulären Basalmembran der Niere beteiligt. Im Verlauf der Erkrankung kommt es oft schon im Kindesalter zu einer voranschreitenden Beeinträchtigung der Nierenfunktion bis zum terminalen Nierenversagen. Inzwischen ist es möglich, den Fortgang der Krankheit durch den Einsatz von ACE-Hemmern (ACE – Angiotensin-converting enzyme), wie zum Beispiel Ramipril, zu verlangsamen und die Zeit bis zur Dialyse- oder Transplantationspflichtigkeit entscheidend zu verzögern. Diese Therapie ist umso effizienter, je eher damit begonnen wird. Doch aufgrund des symptomlosen Beginns wird die Erkrankung bisher meist zu spät oder gar nicht diagnostiziert. Daher werden präklinische Krankheitsmarker zum frühzeitigen Nachweis dringend benötigt, um einen schnelleren Therapiebeginn und damit eine Verbesserung des zu erwartenden Therapieerfolges zu erzielen. Zudem sind noch immer viele Abläufe der Pathogenesekette des AS ungeklärt. Im Rahmen dieser Dissertation sollten wenig-invasive präklinische Biomarker für das AS gesucht werden. Dies erfolgte mittels massenspektrometrischer Analyse von Serum-Proben von COL(IV)A3 -/--Mäusen im Vergleich zu gesunden Kontrolltieren. Außerdem sollte untersucht werden, ob diese Biomarker durch die Ramipril-Behandlung beeinflusst werden. Untersucht und verglichen wurden Proben von gesunden Kontroll-, unbehandelten-, und mit Ramipril behandelten COL(IV)A3 -/- -Mäusen, jeweils in den drei juvenilen Altersgruppen von 4,5, 6 und 7,5 Wochen. Dazu erfolgte zunächst eine zweidimensionale Fraktionierung der Serum-Proben mittels Größenausschluss- und Anionenaustauschchromatographie. Anschließend wurde die massenspektrometrische Analyse der Fraktionen und die softwaregestützte Auswertung der Daten vorgenommen. Es wurden beim unbehandelten AS 115 Proteinketten mit ansteigender, 41 mit abfallender Konzentration und 18 mit sowohl ansteigenden als auch abfallenden Proteoformen gefunden. Zahlreiche dieser Veränderungen sind unter Ramipriltherapie reversibel. Daraus wurden 25 Biomarkerkandidaten abgeleitet, die sich durch eindeutige Unterschiede zu Vergleichsproben bereits in der präklinischen Krankheitsphase auszeichnen. Diese sind das Retinol-bindende Protein 4, Serum-Amyloid P, HMW Kininogen II, Transferrin, LCAT-Phosphatidylcholin-Sterol-Acyltransferase (LCAT), Clusterin (Apolipoprotein J), Betaine-Homocysteine-S-Methyltransferase 1 (BHSM1), Isoform 2 der Kollagen-α1(I)-Kette (COLα1), Hämopexin, Haptoglobin, Angiotensinogen, Apolipoprotein (Apo) AI, Apo A IV, Apo CIII, Beta-2-Glykoprotein 1 (2GP1), Komplementfaktor H, Fibronektin, Isoform 3 der Sulfhydryl-Oxidase 1 (QSOX1), Leucin-reiches-HEV-Glykoprotein (LRHEV), der Inter-alpha-Trypsin-Inhibitor-(IATI)-Komplex aus dem alpha-1-microglobulin/bikunin precursor Protein (AMBP), die schweren Ketten H1 (HCH1) und H2 (HCH2), Vomeronasal 2 Rezeptor 67 (Vom), Zinkfingerprotein 758 und die Superoxid-Dismutase. Es ist weiterführend in humanen Proben zu prüfen, ob diese Markerkandidaten eine ausreichende diagnostische Sensitivität und Spezifität haben und ob sie zum Therapiemonitoring und bei der Entwicklung neuer Therapieansätze Verwendung finden können.