Die Bedeutung des podozytären Adhäsionsproteins EPB41L5 für die Zusammensetzung und Funktion der glomerulären Basalmembran

Die physiologische Funktion des glomerulären Filterapparates ist für den menschlichen Organismus von essenzieller Bedeutung. Das podozytäre Adhäsionsprotein EPB41L5 ist maßgeblich an der Aufrechterhaltung der glomerlären Filtrationsbarriere beteiligt. Im Mausmodell führt die podozytenspezifische Deletion von Epb41l5 zu postnataler Proteinurie mit nachfolgendem Nierenversagen. In vitro kommt es durch den Verlust von EPB41L5 zu Beeinträchtigungen des Aktomyosin-Zytoskeletts, der Ausreifung der fokalen Adhäsionen sowie der Signaltransduktion zwischen der extrazellulären Matrix und den Podozyten (Schell, Rogg et al. 2017). Die in der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen dienen der Charakterisierung der Bedeutung von EPB41L5 für die Zusammensetzung und Funktion der glomerulären Basalmembran.
Als Folge des Verlustes von EPB41L5 konnte in vivo sowie in vitro eine deutlich eingeschränkte Synthese der extrazellulären Matrix beobachtet werden. Im podozytenspezifischen Epb41l5-KO-Mausmodell zeigten sich massive morphologische Veränderungen der glomerulären Basalmembran mit einer sekundären Akkumulation von extrazellulärem Material. In vitro konnte eine verringerte Synthese, Ablagerung und Vernetzung von Komponenten der EZM nachgewiesen werden. Die Etablierung einer Methode zur Präparation der EZM erlaubte die massenspektrometrische Analyse des Matrisoms der EPB41L5-KO-Zellen. Hier konnten deutliche Veränderungen in der Zusammensetzung sowohl des Kern-Matrisoms, als auch der Matrisom-assoziierten Proteine gezeigt werden. Die starke Reduktion des Matrisom-assoziierten Proteins TGM2 durch den Verlust von EPB41L5 stellt einen möglichen Mechanismus dar, über welchen EPB41L5 die Zusammensetzung, den Aufbau sowie die Funktion der extrazellulären Matrix und damit der glomerulären Basalmembran beeinflussen kann. TGM2 fungiert als EZM-verknüpfendes Protein und moduliert ebenfalls die Bindung von FN1 an Integrin-Rezeptoren. Durch die Inhibition von TGM2 konnte ein EPB41L5-KO-ähnlicher Phänotyp der EZM-Synthese, der fokalen Adhäsionen sowie der Zellausbreitung erzeugt werden. Zudem konnte ein unterschiedliches Ansprechen der EPB41L5-KO-Zellen auf einzelne EZM-Komponenten in Bezug auf die Zellausbreitung sowie die Ausbildung der fokalen Adhäsionen beobachtet werden. Funktionelle Analysen sowie Ko-Kultur-Experimente bestätigten eine Beeinflussung von Endothelien und Podozyten durch die generierte EZM von EPB41L5-KO-Zellen. Somit ist eine Beeinträchtigung der intraglomerulären Kommunikation durch den Verlust von EPB41L5 möglich.
Zusammenfassend konnte eine maßgebliche Beeinflussung der Zusammensetzung, der Struktur sowie der Wahrnehmung der extrazellulären Matrix und folglich der physiologischen Funktion der glomerulären Basalmembran durch das podozytäre Adhäsionsprotein EPB41L5 gezeigt werden. Veränderungen der glomerulären Basalmembran und der intraglomerulären Kommunikation tragen zur Pathogenese glomerulärer Erkrankungen bei. Aus diesem Grund stellt EPB41L5 ein potentielles Zielprotein für neue podozytenspezifische Therapien des erkrankten Nierenkörperchens dar.