Innerhalb der ersten Woche nach Transplantation starben vier Tiere, davon zwei Wildtypen, ein Tier der Generation KO-G1 sowie ein Tier der Generation KO-G3. Der Tod dieser Tiere ist auf perioperative Komplikationen, wie beispielsweise Blutungen bei Anastomoseinsuffizienz oder Infektionen zurückzuführen. Es ergibt sich eine perioperative Mortalität von 10,8 %. Zwei weitere Tiere der Generation KO-G1 starben in der fünften Woche im Rahmen einer Blutentnahme. Bei keinem der Tiere
3.3 Nierenfunktion nach Transplantation
Zur Beurteilung der Nierenfunktion erfolgten bis zur Tötung der Empfängertiere wöchentliche Bestimmungen von Serumkreatinin und Harnstoff. Es wurde für jede Gruppe und jeden Zeitpunkt ein Mittelwert erstellt.
3.3.1 Serumkreatinin
Es bestehen keine signifikanten Unterschiede in der Höhe des Serumkreatinins zwischen den Gruppen, auch lässt sich kein Anstieg des Serumkreatinins von Woche eins bis Woche sechs verzeichnen (siehe Abb. 10).
Abbildung 10: Serumkreatinin
Abgebildet ist die Höhe des mittleren Serumkreatinins in den verschiedenen Genotypen von Woche eins bis Woche sechs nach Transplantation. Es bestehen keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
1 2 3 4 5 6
Serumkreatinin [mg/dl]
postoperative Wochen
Serumkreatinin
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO-G4
3.3.2 Harnstoff
Bei den Harnstoffwerten lässt sich keine klare Tendenz erkennen. Insgesamt bleiben die Werte nach einem dezenten Anstieg in Woche eins und zwei weitgehend konstant. In der vierten Woche ist der Harnstoff bei den KO-G3-Tiere signifikant höher (p = 0,05) verglichen mit Tieren der Generation KO-G1(siehe Abb. 11).
Abbildung 11: Harnstoff
Dargestellt ist die Höhe des mittleren Harnstoffs der einzelnen Gruppen von Woche eins bis Woche sechs nach Transplantation. Der signifikant höhere Harnstoff in den KO-G3-Tieren gegenüber den KO-G1-Tieren in Woche vier ist durch eine Klammer gekennzeichnet.
3.4 Histopathologische Veränderungen
3.4.1 Infiltrat
In einigen Nieren von Tieren aus allen Gruppen war in der PAS-Färbung ein mäßig
0
perivaskulär um größere arterielle Gefäße im medullären Anteil der Gewebeschnitte und erreichte eine maximale Ausdehnung von drei Glomerulabreiten. Bei den vorherrschenden Zellen handelte es sich um Lymphozyten.
3.4.2 Glomerulosklerose
Die nicht transplantierten (N)-Nieren der einzelnen Gruppen zeigten keine
Unterschiede bezüglich der Glomerulosklerose. Auch bei den transplantierten (Tx)-Nieren lässt sich zwar eine Tendenz zu mehr Glomerulosklerose in den höheren Generationen erkennen, es bestehen aber keine signifikanten Unterschiede.
Vergleicht man aber N-Niere und Tx-Niere einer Gruppe, findet man hoch
signifikante Unterschiede bei Wildtypen und Heterozygoten (p < 0,001) sowie bei den Nieren der KO-G1-Tiere (p < 0,001) vor und nach der Transplantation. Auch die Nieren der KO-G3-Tiere zeigen sechs Wochen nach der Transplantation signifikant mehr Glomerulosklerose (p = 0,002), ebenso bei den KO-G4-Tiere (p = 0,005) (siehe Abb. 12 - 13).
a) b)
Abbildung 12: Glomerulosklerose (PAS-Färbung)
Dargestellt sind PAS-gefärbte Schnitte von mTERC-/--Mäusen der vierten Generation vor (a) und nach der Transplantation (b). Vor der Transplantation findet sich keine Glomerulosklerose, während bei Tieren derselben Generation nach Transplantation ein höherer Sklerosescore vorliegt. In Abb. 12b) ist ein Glomerulum mit Score 2 dargestellt (Sklerose von 25-50 % der Fläche des Glomerulums).
KO-G4 vor Tx KO-G4 nach Tx
Abbildung 13: Glomerulosklerose
Diese Abbildung zeigt den Glomerulosklerosescore für die einzelnen Gruppen. Dabei wird die Sklerose vor der Transplantation, dargestellt durch die weißen Diagrammbalken, der Sklerose nach der Transplantation, dargestellt durch die schwarzen Diagrammbalken, gegenübergestellt. Die signifikanten Unterschiede werden durch Klammern hervorgehoben.
3.4.3 Interstitielle Fibrose
Die N-Nieren zeigten eine Zunahme der interstitiellen Fibrose in den späteren Generationen, dies zeigt sich insbesondere am signifikant höheren Anteil Fibrose in den KO-G4-Tieren, verglichen mit Wildtypen und Heterozygoten (p = 0,02).
Die Tx-Nieren zeigen ebenfalls eine signifikante Zunahme der interstitiellen Fibrose in den KO-G4-Tieren, verglichen mit KO-G1- (p = 0,02) und KO-G3-Tieren (p = 0,005).
Im direkten Vergleich der N- und Tx-Nieren einer Gruppe fand man in den Tx-Nieren jeder Generation mehr Fibrose, dieser Unterschied wurde bei den KO-G1-Tieren signifikant (p = 0,05) (siehe Abb. 14 - 15).
0 0,5 1 1,5 2 2,5
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO-G4
Score [1 bis 4]
Genotyp
Glomerulosklerose
N-Nieren Tx-Nieren p < 0,001
p < 0,001 p < 0,05
p = 0,05
a) b)
Abbildung 14: Interstitielle Fibrose (MT-Färbung)
Abgebildet sind MT-gefärbte Schnitte des renalen Kortex von mTERC-/--Mäusen der Generationen KO-G1 (a) und KO-G4 (b) zur Beurteilung der interstitiellen Fibrose. Blau gefärbte fibrotische Areale in Abb. 14b) sind mit einem Pfeil markiert.
Abbildung 15: Interstitielle Fibrose
Dargestellt ist die interstitielle Fibrose in N- und Tx-Nieren der Spendertiere. Die N-Nieren sind als weiße Diagrammbalken aufgetragen, die Tx-Nieren als schwarze Diagrammbalken. Signifikante Unterschiede sind mit Klammern gekennzeichnet.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO-G4
Fibrose [%]
Genotyp
Interstitielle Fibrose
N-Nieren
Tx-Nieren p = 0,005
p = 0,02
p = 0,02 p = 0,05
KO-G4
KO-G1
3.4.4 Apoptose
Es zeigten sich insgesamt sehr wenig TUNEL-positive Zellen in den ausgewerteten Tx-Nieren. Bei den glomerulären und vaskulären Zellen fanden sich nur vereinzelt apoptotische Zellen und die verschiedenen Gruppen unterschieden sich bezüglich der Apoptoserate auch in den interstitiellen Zellen nicht. Lediglich bei den Tubuluszellen konnte bei den KO-G4-Tieren eine Tendenz zu mehr Apoptose festgestellt werden, verglichen mit Wildtypen und Heterozygoten (siehe Abb. 16-17).
Auf die Auswertung der N-Nieren wurde verzichtet, da bei jungen Tieren ohne den Einfluss äußerer Stressfaktoren nahezu keine apoptotischen Zellen nachweisbar sind.
a) b)
Abbildung 16: Apoptose (TUNEL-Färbung)
Die obigen Abbildungen zeigen TUNEL-gefärbte Schnitte des renalen Kortex von Mäusen mit normaler Telomeraseaktivität (WT) sowie von mTERC-/--Mäusen der Generationen KO-G4, der Pfeil in Abbildung 16 b) kennzeichnet eine TUNEL-positive Tubuluszelle.
WT KO-G4
a) b)
Abbildung 18: Proliferation (Ki-67Antikörper-Färbung)
Dargestellt sind Ki67-Antikörper-gefärbte Schnitte des renalen Kortex einer Maus mit normaler Telomeraseaktivität (WT) sowie einer mTERC-/--Maus der vierten Generation (KO-G4). Während sich in der WT-Maus (a) zahlreiche Ki67-Antikörper-positive Zellen zeigen (Pfeil), findet man diese bei dem Tier mit verkürzten Telomeren nur vereinzelt (b).
Abbildung 19: Ki67-positive kortikale Zellen in Tx-Nieren
Diese Abbildung zeigt den Anteil Ki67-positiver Zellen im Kortex der transplantierten Nieren.
Glomeruläre, vaskuläre und tubuläre und interstitielle Zellen werden getrennt aufgeführt.
0 2 4 6 8 10 12
glomerulär vaskulär tubulär interstitiell
Ki67-positive Zellen [%]
Zelltyp
Ki67-positive kortikale Zellen in Tx-Nieren
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO G4
KO-G4
WT
Im korticomedullären Übergang fanden sich keine Ki67-positiven vaskulären und nur wenige tubuläre Zellen. Unterschiede zwischen den Gruppen bestanden hier nicht.
Im Interstitium dagegen konnten reichlich proliferierende Zellen festgestellt werden, wobei die höchste Proliferationsrate bei den KO-G1-Tieren lag. Diese zeigten signifikant (p = 0,007) mehr Proliferation, verglichen mit den KO-G3-Tieren (siehe Abb. 20).
Auf die Auswertung der N-Nieren wurde verzichtet, da bei jungen Tieren, welche keinem Stress ausgesetzt waren, nahezu keine proliferierenden Zellen zu erwarten sind.
Abbildung 20: Ki67-positive kortikomedulläre Zellen in Tx-Nieren
Dargestellt ist der Anteil Ki67-positiver tubulärer und interstitieller Zellen im korticomedullären Übergang. Der signifikante (p = 0,007) Unterschied zwischen KO-G1- und KO-G3-Tieren ist durch
3.5 Expression von Seneszenzmarkern
3.5.1 Expression von p21
WAF/CIP1In den N-Nieren konnte eine signifikant höhere Expression der p21WAF/CIP1-mRNA in den G4-Tiere verzeichnet werden, verglichen mit G1- (p = 0,031) und KO-G3-Tieren (p = 0,029).
Auch bei den Tx-Nieren konnte eine vermehrte p21WAF/CIP1-mRNA-Expression in den KO-G4-Tieren beobachtet werden, Signifikanzniveau wurde jedoch nicht erreicht.
Im direkten Vergleich zeigte sich in allen Generationen signifikant höhere p21WAF/CIP1 -mRNA-Expression in den Tx-Nieren. Dieser Unterschied war bei KO-G1- (p = 0,002) und KO-G3-Tieren (p = 0,008) signifikant (siehe Abb. 21).
Abbildung 21: Expression von p21WAF/CIP1
Diese Abbildung zeigt die relative Expression von p21WAF/CIP1 in den N-Nieren, dargestellt als weiße Diagrammbalken, und Tx-Nieren, dargestellt als schwarze Diagrammbalken. Signifikante Unterschiede sind durch Klammern hervorgehoben.
3.5.2 Expression von p16
INK4aDie N-Nieren der KO-G4-Tiere zeigen vermehrte Expression von p16INK4a-mRNA gegenüber den übrigen Generationen, signifikante Unterschiede bestehen aber nicht.
Auch zwischen den Tx-Nieren der unterschiedlichen Gruppen bestehen keine signifikanten Unterschiede in der p16INK4a-mRNA-Expression. Vergleicht man aber N- und Tx-Nieren einer Generation, findet sich in jeder Gruppe eine Hochregulation nach Transplantation. Dieser Unterschied ist bei Wildtypen und Heterozygoten sowie den KO-G1- und KO-G3-Tieren signifikant (siehe Abb. 22).
Abbildung 22: Expression der p16INK4a
Dargestellt ist die relative Expression von p16INK4a als Marker für den extrinsischen Weg zellulärer Seneszenz. N-Nieren sind als weiße Diagrammbalken abgebildet, Tx-Nieren als schwarze Diagrammbalken. Signifikante Unterschiede werden durch Klammern hervorgehoben.
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO-G4
rel. Expression von p16INK4a
Genotyp
Expression von p16
INK4aN-Nieren Tx-Nieren p = 0,031
p = 0,001
p = 0,004
3.6 Entstehung von DNA-Schäden und Reparaturfähigkeit
Sowohl im Kortex als auch im korticomedullären Übergang fanden sich nur vereinzelt γ-H2AX-positive glomeruläre und vaskuläre Nuklei, daher werden im Folgenden nur tubuläre und interstitielle Zellen eingehend beschrieben (siehe Abb. 23).
a) b)
Abbildung 23: DNA-Schaden (γ-H2AX-Antikörper-Färbung)
Abgebildet sind mit γ-H2AX-Antikörper behandelte Schnitte des renalen Kortex einer Maus mit normaler Telomerasefunktion (WT) sowie der einer mTERC-/--Maus der vierten Generation (KO-G4).
Ein Pfeil markiert die γ-H2AX-positiven Nuklei in Abb. 23b).
3.6.1 γ -H2AX-positive Nuklei im Kortex
Die Tubuluszellen im Kortex der N-Nieren zeigten keine Unterschiede bezüglich der Anzahl γ-H2AX-positiver Zellen. In den Tx-Nieren der KO-G4-Tiere hingegen fand man eine signifikante Zunahme γ-H2AX-positiver tubulärer Zellen gegenüber Wildtypen und Heterozygoten (p = 0,002), KO-G1-Tieren (p = 0,018) und KO-G3-Tieren (p = 0,03). Nach Transplantation zeigte sich in allen Gruppen eine Vervielfachung des Anteils γ-H2AX-positiver Zellkerne, dieser Unterschied war bei Wildtypen und Heterozygoten (p = 0,006) sowie KO-G4-Tieren (p = 0,016) signifikant (siehe Abb. 24).
KO-G4
WT
Abbildung 24: γ-H2AX-positive Nuklei in Tubuluszellen im Kortex
Diese Abbildung zeigt den Anteil γ-H2AX-positiver Nuklei in den korticalen Tubuluszellen von N-Nieren, dargestellt als weiße Diagrammbalken, und Tx-Nieren, dargestellt als schwarze Diagrammbalken.
Signifikante Unterschiede sind durch Klammern hervorgehoben.
Bei den interstitiellen Zellen im Kortex der N-Nieren waren die meisten γ -H2AX-positiven Nuklei bei den Wildtypen und Heterozygoten zu finden, signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen bestanden aber nicht. Auch zwischen den Tx-Nieren verschiedener Generationen konnten keine signifikanten Unterschiede verzeichnet werden. N- und Tx-Nieren unterschieden sich ebenfalls nicht (siehe Abb. 25).
0 5 10 15 20 25
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO-G4
Anteil γ-H2AX-positiver Nuklei [%]
Genotyp
γ -H2AX-positive Nuklei in Tubuluszellen im Kortex
N-Nieren Tx-Nieren p = 0,03
p = 0,018 p = 0,002
p = 0,006
p = 0,016
Abbildung 25: γ-H2AX-positive Nuklei in interstitiellen Zellen im Kortex
Dargestellt ist der Anteil γ-H2AX-positiver Nuklei in den interstitiellen Zellen der N- und Tx-Nieren der Spendertiere, dargestellt durch weiße (N-Nieren) und schwarze (Tx-Nieren) Diagrammbalken.
Signifikante Unterschiede bestehen hier nicht.
3.6.2 γ -H2AX-positive Nuklei im korticomedullären Übergang
Im korticomedullären Übergang bestanden keine signifikanten Unterschiede bei den Tubuluszellen der N-Nieren. In den Tx-Nieren zeigt sich ein wesentlich höherer Anteil γ-H2AX-positiver Nuklei bei den KO-G4-Tieren, der Unterschied erreicht jedoch keine statistische Signifikanz. Im direkten Vergleich von N- und Tx-Nieren konnten jedoch signifikante Unterschiede bei Wildtypen und Heterozygoten (p = 0,003) sowie bei den KO-G1- (p = 0,024) und KO-G4-Tieren (p = 0,032) festgestellt werden (siehe Abb. 26).
0 0,5 1 1,5 2 2,5
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO-G4
Anteil γ-H2AX-positiver Nuklei [%]
Genotyp
γ-H2AX-positive Nuklei in interstitiellen Zellen im Kortex
N-Nieren Tx-Nieren
Abbildung 26: γ-H2AX-positive Nuklei in tubulären Zellen im kortikomedullären Übergang
Dargestellt ist die Anzahl γ-H2AX-positiver Nuklei in den korticomedullären Tubuluszellen der Spendertiere. N-Nieren werden durch weiße Diagrammbalken dargestellt, Tx-Nieren durch schwarze Diagrammbalken. Signifikante Unterschiede sind durch Klammern gekennzeichnet.
Der Anteil γ-H2AX-positiver Nuklei in den interstitiellen Zellen der N-Nieren war im korticomedullären Übergang nicht signifikant verschieden zwischen den Gruppen.
Der höchste Anteil war bei Wildtypen und Heterozygoten zu finden. In den Tx-Nieren zeigten sich ebenfalls viele γ-H2AX-positive Zellen bei den Wildtypen und Heterozygoten, in den KO-G1-Tieren hingegen nur vereinzelt. Der Unterschied erreichte das Signifikanzniveau (p = 0,001). Der größte Anteil γ-H2AX-positiver Nuklei war in den KO-G4-Tieren zu finden, hier zeigte sich ein signifikanter Unterschied gegenüber den KO-G1-Tieren (p = 0,003). Die γ-H2AX-positiven Zellen waren in jeder Gruppe in den Tx-Nieren häufiger, verglichen mit den N-Nieren. Ein signifikanter Unterschied zeigte sich bei den KO-G4-Tieren (p = 0,016) (siehe Abb.
27).
γ -H2AX-positive Nuclei in tubulären Zellen im korticomedullären Übergang
N-Nieren Tx-Nieren p = 0,003 p = 0,024
p = 0,032
Abbildung 27: γ-H2AX-positive Nuklei in interstitiellen Zellen im kortiko-medullären Übergang
Diese Abbildung zeigt den Anteil γ-H2AX-positiver interstitieller Zellen von N- und Tx-Nieren im korticomedullären Übergang. N-Nieren sind als weiße Diagrammbalken abgebildet, Tx-Nieren als schwarze Diagrammbalken. Ein signifikanter Unterschied ist durch die Klammer gekennzeichnet.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
WT + Het KO-G1 KO-G3 KO-G4
Anteilγ-H2AX-positiver Nuclei [%]
Genotyp
γ -H2AX-positive Nuclei in interstitiellen Zellen im korticomedullären Übergang
N-Nieren Tx-Nieren p = 0,003
p = 0.001
p = 0,016
4 Diskussion
4.1 Einordnung der Ergebnisse
4.1.1 Transplantatüberleben
Das life-supporting Transplantationsmodell eignet sich besonders gut für die Beurteilung des Transplantatüberlebens, da allein das transplantierte Organ für die Aufrechterhaltung der Nierenfunktion und damit für das Überleben des Versuchstieres verantwortlich ist. Bezüglich des Transplantatüberlebens während des Beobachtungszeitraumes von sechs Wochen konnten keine Unterschiede zwischen Tieren mit verkürzten und unverkürzten Telomeren festgestellt werden. Es ist anzunehmen, dass es bei einer stärkeren Schädigung der Niere, beispielsweise durch längere Ischämiezeiten, zu einem geringeren Überleben der Telomerase-Knockout-Mäuse kommen würde.
Durch die Wahl eines isogenen Transplantationsmodells werden immunologische Aspekte einer Organtransplantation eliminiert. Im Gegensatz zu allogenen Modellen muss hier die akute Transplantatabstoßung als häufiger Grund für Transplantatversagen nicht berücksichtigt werden. Eine Immunsuppression ist daher nicht notwendig. Insgesamt wird, verglichen mit einem allogenen Transplantationsmodell, ein milderer Schaden zugefügt, was auch ein besseres Überleben der Empfänger zurfolge hat.
4.1.2 Körpergewicht
In Übereinstimmung mit den Daten von Herrera et al. und Rudolph et al. aus dem Jahr 1999 (91, 93) konnten wir bei den Tieren mit kritisch kurzen Telomeren (KO-G4) ein im Vergleich zu den Tieren mit normaler Telomeraseaktivität signifikant niedrigeres Körpergewicht feststellen. Die Ursachen für diese Gewichtsabnahme sind noch nicht vollständig geklärt. Jedoch wird ein Zusammenhang mit der fortschreitenden intestinalen Atrophie vermutet, die sowohl während des
physiologischen Alterungsprozesses der Maus als auch bei jungen mTERC-KO-Mäusen höherer Generation zu beobachten ist (91). Es ist anzunehmen, dass der Verlust der normalen Zottenarchitektur zu einer verminderten Resorptionsfähigkeit und so zu einem Gewichtsverlust führt (93, 111). Des Weiteren verfügen mTERC-KO-Mäuse höherer Generation über ein nur gering ausgeprägtes Unterhautfettgewebe, was zum einen ein weiterer Grund für das geringere Körpergewicht der Tiere, zum anderen auch beim Menschen ein typisches Merkmal alternder Haut ist (93).
4.1.3 Nierengewicht vor und nach Transplantation
Die Gewichte der Spenderorgane unterschieden sich vor der Transplantation nicht signifikant. Bei Organentnahme sechs Wochen nach Transplantation zeigten sich tendenziell niedrigere Organgewichte bei den mTERC-KO-Mäusen höherer Generationen. Dies lässt sich wahrscheinlich mit dem atrophischen Umbau des Nierengewebes als Ausdruck des durch den Transplantationsstress hervorgerufenen chronischen Schadens erklären, der in den Organen mit kritisch kurzen Telomeren stärker ausgeprägt ist als bei den übrigen Tieren.
4.1.4 Nierenfunktion
Die Aussagekraft der hier gemessenen Nierenfunktionsparameter muss kritisch betrachtet werden. Ein starker Anstieg des Serumkreatinins würde zwar auf eine starke Schädigung des Organs hindeuten, ein leichter Anstieg spiegelt das Ausmaß der Nierenschädigung jedoch nicht adäquat wieder (112). Auf die Bestimmung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) musste verzichtet werden. Dies hätte zwar eine genauere Beurteilung der Nierenfunktion ermöglicht als die alleinige Bestimmung von Kreatinin und Harnstoff, erfordert aber die Gewinnung eines 24-Stunden-Sammelurins der Mäuse in einem metabolischen Käfig, was technisch schwierig ist und durch den Stress zum Tod der Tiere und Verlust der Organe für die histologische
milden Schadens in dem hier untersuchten Modell in den sechs Wochen nach Transplantation keine wesentlichen Unterschiede bei der Organfunktion zwischen Transplantaten mit verkürzten und unverkürzten Telomeren bestehen. Die Ursache für den Harnstoffanstieg in der ersten und zweiten Woche nach Transplantation in allen Gruppen könnte die postoperative katabole Stoffwechsellage sein.
4.1.5 Glomerulosklerose
Glomerulosklerose ist ein typisches histologisches Merkmal alternder Nieren (113).
Der bindegewebige Umbau, der unter normalen Umständen langsam abläuft, kann durch Krankheiten oder andere Belastungen beschleunigt werden und stellt die Hauptursache für chronisches Nierenversagen während des Alterungsprozesses dar (114). 2004 wiesen Melk et al. eine Korrelation zwischen einer erhöhten Expression des Seneszenzmarkers p16INK4a und dem Auftreten von Glomerulosklerose und interstitieller Fibrose in alternden humanen Nieren nach (85). Unsere Daten zeigen, dass die nicht transplantierten Nieren der Spender bezüglich der Glomerulosklerose keine Unterschiede aufweisen. In früheren Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe an jungen Telomerase-Knockout-Mäusen zeigte sich ein dezenter Anstieg der Glomerulosklerose mit steigender Generation. Eine deutliche Zunahme der Glomerulosklerose zeigte sich jedoch erst in der Generation KO-G5 (unveröffentlichte Daten). Die deutlich geringere Fallzahl im aktuellen Projekt ist eine mögliche Erklärung für die fehlende Signifikanz. Nach Entnahme der transplantierten Organe lässt sich in allen Gruppen erheblich mehr Glomerulosklerose feststellen, was die Bedeutung der Transplantation selbst als Belastung hervorhebt. Des Weiteren lässt sich eine tendenziell größere Zunahme der Glomerulosklerose in den mTERC-KO-Mäusen höherer Generationen feststellen. Dies könnte daran liegen, dass Tiere mit verkürzten Telomeren ein geringeres Regenerationspotential besitzen und sich schlechter nach der Transplantation erholen können als Tiere mit unverkürzten Telomeren. Möglicherweise hebt eine Steigerung des zugefügten Schadens, zum Beispiel durch längere Ischämiezeiten, den Unterschied zwischen WT- und mTERC-/--Nieren auf Signifikanzniveau.
4.1.6 Interstitielle Fibrose
Gemeinsam mit Tubulusatrophie und Intimaverdickung ist die interstitielle Fibrose ein wesentliches histologisches Merkmal der chronischen Transplantatnephropathie (CAN, chonic allograft nephropathy), die den häufigsten Grund für ein Transplantatversagen nach Nierentransplantation darstellt (10). Diese Trias entspricht den histologischen Veränderungen, die auch während des physiologischen Alterungsprozesses in humanen Nieren auftreten (115). Halloran et al. postulierten 1999, dass die kumulative Last aus Schädigung durch exogene Belastung und Alterung die Fähigkeit von Epithel- und Endothelzellen zur Regeneration erschöpfen. Weiterer Schaden habe nach Erliegen der Epithelfunktion eine Inflammation zur Folge, die über eine Reihe von Mediatoren zum fibrotischen Umbau des Interstitiums führen kann (10). Damit kann die interstitielle Fibrose als Zeichen für eine Erschöpfung des Regenerationspotentials gewertet werden. Die Auswirkung dieses Prozesses ist ein irreversibler Funktionsverlust. Die interstitielle Fibrose ist zudem ein wesentliches Merkmal der terminalen Niereninsuffizienz und hat erheblichen Einfluss auf das klinische Outcome (116). Ein eingeschränktes Regenerationspotential als Reaktion auf akuten oder chronischen Stress bei Mäusen mit kritisch kurzen Telomeren konnte bereits in anderen Organen beobachtet werden. So findet sich bei mTERC-KO-Mäusen höherer Generation eine verminderte Regeneration des Lebergewebes sowie die beschleunigte Ausbildung einer Leberzirrhose als Reaktion auf ein chronische Belastung, während eine Reaktivierung der Telomerase zu einer verbesserten Regenerationsfähigkeit und einem Rückgang der Leberzirrhose führt (94). Auch hämatopoetische und gastrointestinale Zellen von Mäusen mit kritisch kurzen Telomeren zeigen ein eingeschränktes Regenerationspotential (93). Westhoff et al. konnten eine verminderte Regeneration sowie eine Zunahme der interstitiellen Fibrose des Nierengewebes nach Ischämie-Reperfusion bei Mäusen mit kritisch kurzen Telomeren feststellen (96). Unsere Ergebnisse reihen sich in die genannten Daten ein. Bereits die nicht transplantierten Nieren der KO-G4-Tiere zeigen signifikant mehr interstitielle Fibrose als Nieren von Wildtyp- und heterozygoten Tieren. Da diese der Transplantation nicht ausgesetzt waren, spiegelt die Zunahme der Fibrose vermutlich die beschleunigte Alterung der Zellen mit kritisch kurzen Telomeren wieder. Dieser
sich ebenfalls in den Nieren der nicht geschädigten jungen Tiere, welche unsere Arbeitsgruppe in Vorarbeiten zu diesem Projekt in Bezug auf den renalen Phänotyp untersuchte (unveröffentlichte Daten). Die deutliche Zunahme des fibrotischen Anteils in den transplantierten Nieren, verglichen mit den N-Nieren über alle Gruppen hinweg, betont noch einmal die Bedeutung der Transplantation selbst als Belastung für das Organ.
4.1.7 Apoptose
Unterschreitet die Telomerlänge ein kritisches Maß, so wird ein DNA-Schadenssignal ausgesandt. Dies kann für die betroffene Zelle entweder den Übergang in die Seneszenz oder die Apoptose bedeuten (27, 117, 118). Es ist noch nicht abschließend geklärt, welche Faktoren darüber entscheiden, welcher Weg eingeschlagen wird. Eine wesentliche Bedeutung scheint der Zelltyp zu haben. So wurde gezeigt, dass Fibroblasten mit kritisch kurzen Telomeren in den Zustand der Seneszenz übergehen, während Lymphozyten eher apoptotisch werden (119).
Weiteren Einfluss hat das Ausmaß der Telomerverkürzung, was durch Untersuchungen an Leberzellen von Mäusen gezeigt werden konnte (118). Wir konnten insgesamt nur wenige apoptotische Zellen in den untersuchten Gruppen nachweisen. Das Maximum lag bei 0,34 % der Tubuluszellen der Tx-Nieren der KO-G4-Tiere. Es lässt sich lediglich eine Tendenz zu mehr Apoptose bei den Nieren
Weiteren Einfluss hat das Ausmaß der Telomerverkürzung, was durch Untersuchungen an Leberzellen von Mäusen gezeigt werden konnte (118). Wir konnten insgesamt nur wenige apoptotische Zellen in den untersuchten Gruppen nachweisen. Das Maximum lag bei 0,34 % der Tubuluszellen der Tx-Nieren der KO-G4-Tiere. Es lässt sich lediglich eine Tendenz zu mehr Apoptose bei den Nieren