Hohe Konzentrationen von freiem ADMA und SDMA im Blut gelten als renale und kardiovaskuläre Risikofaktoren [84, 85, 173-176]. Der Beitrag von proteinischem ADMA und SDMA zu diesen Risikofaktoren ist bisher unzureichend untersucht. In der Publikation Nr. 4 wurde eine mögliche Assoziation von proteinischem ADMA mit einer Helicobacter pylori (Hp)-Infektion bei gesunden älteren Personen ohne und mit einer Hp-Infektion untersucht.
Die Studie zu Manuskript Nr. 5 untersuchte den Zusammenhang zwischen proteinischem ADMA mit der Manifestation von Diabetes mellitus vom Typ I (T1DM) in einem humanisierten Rattenmodell. In diesen beiden Studien wurde auch das Ausmaß der Arginin-Citrullinierung in Proteinen bestimmt. Die Publikation Nr. 6 beschreibt die Ergebnisse einer großen prospektiven Studie, die den Einfluss einer Nierentransplantation auf die Ausscheidung von ADMA und SDMA untersucht hat. Die Studie zum Manuskript Nr. 7 untersuchte den Einfluss der Ethnie (Weiß oder Schwarz) auf die Ganzkörper-Arg-Dimethylierung bei gesunden Jungs und jungen Männern. In Folgenden werden die o.g.
Publikationen zusammengefasst und diskutiert.
Infektionen mit dem Magenkeim Helicobacter pylori (Hp) werden in der Literatur mit der Entstehung von kardiovaskulären Erkrankungen (dazu zählen koronare Herzerkrankungen, Schlaganfall, Herzversagen und plötzlich eintretender Tod) in einen kausalen Zusammenhang gebracht [177]. Die Zugrunde liegenden Mechanismen sind jedoch noch nicht bekannt. Es wird vermutet, dass eine Hp-Infektion mit einer erhöhten Plasma-Konzentration von ADMA einhergeht. Von 186 Männern und Frauen im Alter zwischen 31 und 61 Jahren wurden 81 positiv auf eine Hp-Infektion getestet (13C-Harnstoff Atemtest).
Mittels einer HPLC-Methode wurden signifikant höhere Plasma-Konzentration von freiem ADMA in den infizierten (Hp+) Probanden im Vergleich zu den nicht-infizierten (Hp-) Probanden (0.46 vs. 0.42 µM, P < 0.01) gemessen. Es wurde spekuliert, dass eine Eradikation des Hp zu einer reduzierten Konzentration von freiem ADMA im Blut geführt hat [178].
In einer weiteren Studie wurden 42 Hp+-Probanden mit einer Standard-Dreifachtherapie zur Eradikation des Hp behandelt. Der Erfolg der Behandlung (13C-Harnstoff Atemtest) wurde auf 81 % bestimmt. Die Gruppe der erfolgreich behandelten Probanden hatte signifikant
Zusammenfassung und Diskussion 3
146
niedrigere Serum-Konzentration von freien ADMA vor und nach der Behandlung (8.05 vs.
7.59 nM, P < 0.05). Diese Ergebnisse werden als Beweis für eine mit Hp-Infektion im Zusammenhang stehende erhöhte ADMA-Konzentration im Blut der Patienten geführt [179].
In der vorliegenden Arbeit wurden 27 Probanden im Alter zwischen 31 bis 105 Jahren mittels eines serologischen-Assays auf Hp-Infektion hin untersucht. Von den 27 Probanden wurden 9 Hp+ (5 Männer, 4 Frauen) und 18 Hp- (9 Männer, 9 Frauen) getestet. Die Konzentrationen von freiem (f) ADMA, Arg, Lys, hArg und Orn+Cit wurde im Serum aller Probanden mittels GC-MS quantifiziert. Die proteinischen (p) Konzentrationen der genannten Aminosäuren in den Serum-Proteinen wurden ebenfalls mittels GC-MS-Analyse quantifiziert [153]. Beim Vergleich der Seren der Hp+-Probanden mit den Seren der Hp--Probanden ergaben sich weder für das fADMA noch für das pADMA statistisch signifikante Unterschiede. Beim selbigen Vergleich für fOrn+Cit und für totales (t) Orn+Cit ergaben sich ebenfalls keine statistisch signifikanten Unterschiede. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Hp-Infektion nicht mit veränderter Arginin-Dimethylierung und Citrullinierung assoziiert ist [180]. Ursächlich für die Diskrepanzen zwischen unseren und in der Literatur beschriebenen Ergebnissen könnten analytischer Natur in der Bestimmung der ADMA-Konzentration sein [178]. Es sei betont, dass die berichteten Serum-Konzentrationen von ADMA mindestens um einen Faktor von ca. 50 kleiner sind als Literatur-Werte im Plasma und Serum von gesunden Erwachsenen (0.40-0.60 µM) [82, 179]. Es ist ebenfalls erwähnenswert, dass die Eignung des verwendeten ELISA in der Literatur als fraglich diskutiert wurde [112].
Interessanterweise haben wir in unserer Studie eine statistisch signifikante negative Korrelation zwischen den Serum-Konzentrationen von pADMA mit pOrn+Cit nur bei den Hp--Probanden bestimmt (r = -0.563, P = 0.023) [180]. Diese Korrelation wird durch die Beobachtung unterstützt, dass die Dimethylierung und die Citrullinierung von Arginin-Resten in Proteinen sich möglicherweise gegenseitig bedingen [43, 75]. Die niedrige Zunahme der Konzentration von pADMA in den Hp--Probanden mit steigendem Alter steht im Einklang mit der beschriebenen Zunahme der pADMA-Konzentration bei gesunden erwachsenen Menschen [144].
Zusammengefasst: 1) Eine Hp-Infektion ist nicht mit einer erhöhten freien ADMA-Konzentration im Serum assoziiert. 2) pADMA- und pOrn+Cit-ADMA-Konzentrationen im Serum
147
von älteren Menschen korrelieren invers miteinander. Die Bedeutung dieser inversen Korrelation bleibt in weiteren Studien an größeren Kohorten zu untersuchen.
Die PRMT-katalysierte asymmetrische Dimethylierung und die PAD-katalysierte Citrullinierung von Arginin-Resten in Proteinen als PTM werden in Zusammenhang mit der Manifestation von humanem T1DM gebracht. Für die asymmetrische Dimethylierung von Proteinen in β-Zellen werden sowohl physiologische als auch pathophysiologische Funktionen beschrieben. In aus Hamstern isolierten HIT β-Zellen wurde in vitro nach 5.5 mM Glukosestimulation eine mit der Insulinsekretion in Verbindung stehende asymmetrische Dimethylierung des 20-kDa Proteins mittels radioaktiv markiertem SAM
(Ado[methyl-3H]Met) und Dünnschichtchromatographie (DC) nachgewiesen [181]. In INS-1 Zellen, die aus Insulin sekretierenden β-Zellen aus dem Pankreas von Ratten generiert wurden, wurde nach 25 mM Glukosestimulation gezeigt, dass eine vermehrte asymmetrische Dimethylierung des forkhead box protein O1 (FOXO1) zur Translokation des pancreatic and duodenal homeobox 1 (PDX1)-Protein aus dem Zellkern in das Zytoplasma führt, wodurch letztlich die durch Glukose-induzierte Sekretion von Insulin inhibiert wird [182]. Die Citrullinierung von Proteinen führt zur Generierung von neo-Epitopen bzw. neo-Antigenen.
Dadurch kann die Entwicklung von Autoimmunerkrankungen begünstigt werden [77, 78].
Im Falle der rheumatoiden Arthritis (RA) [183, 184] und des humanen T1DM [185] wurde in vivo nachgewiesen, dass citrullinierte Proteine und Peptide Ziele von einerseits Autoantikörpern und andererseits auch von humanen T-Zellen sind.
Um eine mögliche Bedeutung und ein mögliches Zusammenspiel zwischen asymmetrischer Dimethylierung und Citrullierung von Arginin-Resten in Proteinen bei der Manifestation des T1DM zu untersuchen, bedienten wir uns in der vorliegenden Arbeit der etablierten, kongenen LEW.1AR1-iddm (IDDM)-Ratten als Modellorganismus für den humanen T1DM [186-189].
Für die Untersuchungen wurden 4 verschiedene Rattengruppen herangezogen:
Normoglykämische Kontrollratten (ngT1D), akut diabetische IDDM Ratten (acT1D), chronisch diabetische IDDM Ratten (chT1D) und akut diabetische IDDM Ratten, die sofort nach dem Eintreten des Diabetes mit rattenspezifischen anti-TCR- plus anti-TNF-α-Antikörpern erfolgreich behandelt und damit in den normoglykämischen Zustand revertiert
Zusammenfassung und Diskussion 3
148
wurden (cuT1D) [190]. Aus allen 4 Rattengruppen wurden Pankreas, Niere und Milz isoliert und die Konzentrationen von fADMA, fOrn+Cit, pADMA und pOrn+Cit sowie weiterer Aminosäuren mittels GC-MS-Analyse in diesen Organen bestimmt [153].
Zwischen allen 4 Rattengruppen wurde im Pankreas kein statisch signifikanter Unterschied in der pADMA- und der pOrn+Cit-Konzentration gefunden. Es fand sich jedoch eine starke positive Korrelation zwischen der pADMA- und pOrn+Cit-Konzentration (r = 0.728, P = 0.0003, n = 20). Beim Vergleich von acT1D- mit ngT1D-Ratten wurden statistisch signifikante kleinere pOrn+Cit-Konzentrationen in der Niere (9.79±2.86 vs. 13.8±3.21 nmol/mg, P = 0.044, n = 6) und in der Milz (6.99±1.33 vs. 8.79±1.20 nmol/mg, P = 0.034, n = 6) gefunden [189].
cuT1D-Ratten hatten im Vergleich zu chT1D-Ratten nur in der Milz höhere pADMA-Konzentrationen (4.23±0.77 vs. 2.86±0.07 nmol/mg, P = 0.010, n = 4). Durch die Behandlung des akuten T1D mittels der kombinierten rattenspezifischen anti-TCR/anti-TNF-α-Therapie wurde nicht nur der normoglykämische Zustand der Ratten, sondern auch die pADMA-Konzentration in der Milz im Vergleich zu ngT1D-Ratten wiederhergestellt.
Interessanterweise hatte die Zweifach-Behandlung keinen Einfluss auf die Konzentrationen von pADMA und pOrn+Cit im Pankreas [189].
Die Ergebnisse aus dem LEW.1AR1-iddm (IDDM)-Ratten-Experiment weisen möglicherweise der Milz eine größere Bedeutung im Rahmen der metabolischen Veränderungen bei der Manifestation des T1DM zu als bislang allgemein angenommen [189]. Inwiefern sich die Ergebnisse aus dieser tierexperimentellen Studie auf den Menschen übertragen lassen, ist zurzeit nicht bekannt und bedarf weiterer Untersuchungen.
Wie bereits erwähnt, ist die Bedeutung von erhöhten ADMA- und SDMA-Konzentrationen im Blut und deren Assoziation mit einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen sowie einer erhöhten Mortalität und Morbidität in der Literatur gut gesichert [84-86]. Die chronische Nierenerkrankung (chronical kidney disease, CKD) zeichnet sich durch einen renalen Schaden, einer Reduktion der renalen Funktion sowie einer allmählichen Fibrosierung des Gewebes aus [191, 192]. Weltweit sind schätzungsweise 10 % der erwachsenen Bevölkerung von einer CVD betroffen, mit einer zunehmenden Prävalenz
149
aufgrund der alternden Bevölkerung und der Zunahme an Diabetes- und Bluthochdruck-assoziierten Erkrankungen [193]. Vor allem bei Empfängern einer Nierentransplantation (renal transplant recipient, RTR) sind kardiovaskuläre Erkrankungen der Hauptgrund für das vorzeitige Versterben des Nierenempfängers. In Anbetracht der stetig steigenden Zahl an Nierentransplantationen ist mit einer Zunahme der Mortalität zu rechnen [173, 175, 194, 195].
In einer groß angelegten prospektiven Beobachtungsstudie mit 686 stabilen RTR, deren Transplantation vor mindestens über 1 Jahr vor Studienbeginn erfolgte, wurde die Konzentration von freiem ADMA im Plasma zu 0.61±0.12 µM bestimmt. Die höchste Mortalität wurde bei Plasma-ADMA-Konzentrationen von ≥0.66 µM (20 %) gemessen. Die niedrigste Mortalität (5 %) wurde bei Plasma-ADMA-Konzentrationen von ≤0.56 µM bestimmt [174].
In der vorliegenden Arbeit (Publikation Nr. 6) wurde in Urinproben derselben Kohorte eine mögliche Assoziation der renalen Ausscheidungsrate von ADMA und SDMA mit kardiovaskulärer-, nicht-kardiovaskulärer- und Gesamtmortalität untersucht. Die SDMA-Konzentration in den Urinproben von 673 RTR wurde mittels GC-MS quantifiziert [128]. Der Beobachtungszeitraum der Studie erstreckte sich nun über 5.4 [4.9-6.1] Jahre. Ingesamt verstarben 147 (22 %) der RTR. Bei 58 (39 %) der verstorbenen war eine kardiovaskuläre Erkrankung ursächlich für den Todesfall.
Bei der Einteilung der ADMA-Konzentrationen im Plasma (pADMA) und Urin (uADMA) und der SDMA-Konzentrationen in Urin (uSDMA) in Terzile ergaben sich für das höchste geschlechtsbereinigte Terzil von pADMA eine statisch signifikante höhere kardiovaskuläre- und Gesamtmortalität im Vergleich zum unteren Terzil. Der gegenteilige Effekt wurde für uADMA und uSDMA beobachtet. Für das höchste geschlechtsbereinigte Terzil von uADMA und uSDMA ergab sich eine statistisch signifikante verringerte kardiovaskuläre, nicht-kardiovaskuläre und Gesamtmortalität im Vergleich zum unteren Terzil. Cox-Regressions-Analysen von pADMA, uADMA und uSDMA ergaben für die auf Alter, Geschlecht, BMI, estimated glomerular filtration rate (eGFR) und Proteinurie bereinigten pADMA ein statistisch signifikant höheres Risiko für die Gesamtmortalität von 29 % und für die nicht-kardiovaskuläre Mortalität ein statistisch signifikant höheres Risiko von 42 %, jedoch kein statisch signifikantes Risiko in Hinsicht auf die kardiovaskuläre Mortalität. Für
Zusammenfassung und Diskussion 3
150
das Risiko der Gesamtmortalität ergab sich für die bereinigten uADMA und uSDMA jeweils ein statistisch signifikantes reduziertes Risiko von 33 % bzw. 24 %. Für das Risiko der kardiovaskulären Mortalität ergab sich eine statistisch signifikante Reduktion des Risikos um 46 % bzw. 35 %. Der Einfluss der bereinigten uADMA und uSDMA auf das Risiko der nicht-kardiovaskulären Mortalität war hingegen nicht statistisch signifikant. Damit wurde zum ersten Mal gezeigt, dass hohe uADMA und hohe uSDMA mit einem verringerten Risiko für kardiovaskuläre- und Gesamtmortalität bei RTR assoziiert sind [162].
Hohe pADMA werden aufgrund der inhibitorischen Wirkung von ADMA auf die eNOS mit kardiovaskulären Erkrankungen in Verbindung gebracht [84, 196]. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass nicht pADMA, sondern uADMA und uSDMA sehr stark mit der kardiovaskulären Mortalität bei RTR assoziiert sind. In der Framingham Offspring Study mit 3320 Probanden wurde keine statistisch signifikante Assoziation (P > 0.10) zwischen pADMA und kardiovaskulärer Mortalität festgestellt [197]. In einer weiteren Studie mit 77 Patienten, die an einer koronaren Herzkrankheit (coronary artery disease, CAD) litten, wurde gezeigt, dass hohe uADMA mit einem erheblich reduzierten Risiko für kardiovaskuläre Mortalität assoziiert sind [198]. Damit stehen unsere Ergebnisse im Einklang mit der Literatur. uADMA und uSDMA erweisen sich zudem auch als bessere Parameter zur Risikoabschätzung der Gesamtmortalität im Vergleich zu pADMA, da das Risiko in Abhängigkeit von der Art und Weise der statistischen Bereinigung für uADMA und uSDMA relativ stabil bleibt, wohingegen die Bereinigung von pADMA einen erheblichen Einfluss auf die Risikoabschätzung hinsichtlich der Gesamtmortalität hat [162].
In 130 gesunden Nierenspendern wurde nach erfolgreicher Organspende in einem medianen Zeitraum von 1.6 Monaten nach der Nierenspende im Vergleich zu vor der Spende statistisch signifikant kleinere ADMA-Ausscheidungen im Urin gemessen (60.6±16.0 vs.
40.5±11.5 µmol/24 h, P < 0.001). pADMA veränderte sich dabei nur geringfügig beim Vergleich vor mit nach der Nierenspende (0.53±0.08 vs. 0.58±0.09 µM, P < 0.001) [199]. Die Daten deuten darauf hin, dass die Niere ein wesentlicher Produzent von ADMA im menschlichen Organismus ist, ohne dabei direkten Einfluss auf pADMA zu nehmen. Die Assoziation zwischen erhöhter uADMA und uSDMA und dem verringerten Risiko für die kardiovaskuläre- und Gesamtmortalität in RTR könnte auf eine physiologische Funktion von
151
ADMA und SDMA in der Niere selbst hinweisen. Gestützt wird diese Hypothese für ADMA durch murine in vitro und in vivo Experimente sowie durch in vivo Daten aus Human-Studien. In c57 Mäusen in vivo wurde einerseits durch die Gabe des spezifischen PRMT1 Inhibitors PT1001B nach durchgeführter Harnleiterobstruktion eine verstärkte Fibrose der Niere im Vergleich zur Kontrolle beobachtet [200, 201]. Andererseits wurde in DdahPT-/- -Mäusen nach unilateraler Harnleiterobstruktion ein statistisch signifikant verminderter Verlust an Nierengewebe (P < 0.05) und eine statistisch signifikant geringere Expression der profibrotischen Gene Collα2 und TGF-β (P < 0.05) im Vergleich zur Kontrolle gefunden [202].
Des Weiteren wurde in vitro in humanen renalen Epithelzellen und in murinen renalen Fibroblasten eine PT1001B-konzentrationsabhängige Reduktion der ADMA-Konzentration nachgewiesen, die mit einer erhöhten Expression von pro-fibrotischen Proteinen einherging.
Die zusätzliche Gabe von ADMA kehrte den beschriebenen Effekt konzentrationsabhängig um [200]. In zwei unabhängigen RTR-Kohorten wurde eine positive Assoziation zwischen erhöhter DDAH- und AGXT2-Expression mit einer verminderten eGFR gefunden [202].
Übertragen auf den Menschen würde eine gesteigerte PRMT1 Aktivität oder verminderte DDAH- und/oder AGXT2-Aktivität in der Niere zu erhöhten ADMA-Konzentrationen in der Niere führen, die ihrerseits die Niere vor Fibrosierung schützen und letztlich zu einer gesteigerten ADMA-Ausscheidung über die Niere in den Urin führen würden, ohne jedoch einen nennenswerten Einfluss auf die ADMA-Konzentration im Plasma nehmen zu können [162, 199].
Zusammengefasst deuten die in der RTR-Studie gewonnenen Daten auf einen Paradigmenwechsel weg von einer rein pathophysiologischen hin zu einer physiologischen Funktion von hohen ADMA-Konzentrationen in der Niere und im Urin hin.
In zwei bi-ethnischen Studien sollte in der vorliegenden Arbeit eine mögliche physiologische Funktion in vivo im Menschen für die Dimethylierung von Arginin-Resten in Proteinen durch die Quantifizierung von ADMA, SDMA und DMA im Urin mittels GC-MS und der Anwendung des etablierten PADiMeX-Konzeptes, jenseits von adversen Effekten im kardiovaskulären System, untersucht werden [127-129, 166]. Dazu wurden zum einen Urinproben aus der Arterial Stiffnes in Offspring Study (ASOS), die 41 weiße (7.7±1.0 Jahre) und 39 schwarze (7.8±0.7 Jahre) Kinder aus Südafrika einschloss, untersucht. Zum anderen
Zusammenfassung und Diskussion 3
152
wurden Urinproben aus der Prospective study on the Early Detection and Identification of Cardiovascular Disease and Hypertension (PREDICT), die 281 weiße Männer (25 [22-27] Jahre), 292 schwarze Männer (24 [22-27] Jahre), 312 weiße Frauen (24 [22-27] Jahre) und 309 schwarze Frauen (25 [22-27] Jahre) umfasst, verwendet [203, 204].
In mehreren unabhängigen Studien wurde gezeigt, dass die Prävalenz für kardiovaskuläre Erkrankungen in der schwarzen Bevölkerungsschicht von Südafrika stetig zunimmt. Die zugrunde liegenden Pathomechanismen sind bisher unbekannt [205-207]. Die ASOS- und die African-PREDICT-Studie wurden konzipiert, um mögliche metabolische Unterschiede zwischen Weißen und Schwarzen bereits in einem frühen Abschnitt des Lebens (6-8 Jahre) und in einem fortgeschritteneren Abschnitt des Lebens (19-31 Jahre) nachzuweisen und zu quantifizieren. In der vorliegenden Arbeit wurden die beiden Studien hinsichtlich eines möglichen Ethnie-bedingten Unterschieds in der Ganzkörper-Arg-Methylierung untersucht [203, 204].
Beim Vergleich der anthropometrischen Daten der weißen und schwarzen Kinder der ASOS-Studie ergaben sich statistisch signifikante Unterschiede für den Halsumfang (27.5±1.73 vs.
26.5±1.56 cm, P = 0.004) und das Hüfte-Körpergröße-Verhältnis (0.86±0.04 vs. 0.83±0.03, P = 0.0001). Außer der auf Kreatinin korrigierten DMA-Ausscheidung (38.4 [33.8-46.8] vs.
33.9 [29.0-38.8] µM/mM, P = 0.017), waren auch aPADiMeX (44 [39.0-52.7] vs. 39.8 [35.2-45.3]
µM/mM, P = 0.025) und toPADiMeX (48.5 [43.1-58.5] vs. 44.8 [39.3-49.9] µM/mM, P = 0.026) statistisch signifikant höher bei den weißen im Vergleich zu den schwarzen Kindern [163].
In der African-PREDICT Studie ergab der Vergleich der anthropometrischen Daten der weißen gegenüber den schwarzen jungen Männer eine statistisch signifikante höhere Körpergröße (179±6.22 vs. 170±6.69 cm, P = 0.0001), größeren Taillenumfang (87.5 [81.1-94.5]
vs. 74.9 [69.9-81.2] cm, P = 0.0001), größeren Halsumfang (39.0 [37.1-40.8] vs. 35.1 [34.0-36.7]
cm, P = 0.0001) und größeren Hüftumfang (104 [97.7-110] vs. 92.3 [86.5-99.5] cm, P = 0.0001).
Des Weiteren ergaben sich statistisch signifikante Unterschiede zwischen weißen und schwarzen Männern hinsichtlich der Kreatinin-Konzentration im Urin (13.8 [10.3-18.6] vs.
12.3 [7.57-18.9] mM, P = 0.043), für die Kreatinin-korrigierte Ausscheidung von DMA (26.3 [23.55-29.8] vs. 25.4 [22.7-29.2] µM/mM, P = 0.017), sPADiMeX (3.59 [3.09-4.22] vs. 3.48 [2.97-3.98] µM/mM, P = 0.029), aPADiMeX (29.6 [26.5-33.7] vs. 29.0 [26.7-33.1] µM/mM, P = 0.042)
153
und toPADiMeX (33.2 [29.8-37.7] vs. 29.0 [26.7-33.1] µM/mM, P = 0.050) [163]. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Ethnie numerisch gesehen nur einen geringfügigen Einfluss auf die Ganzkörper-Methylierung von Arginin-Resten in Proteinen hat.
Beim Vergleich der Kinder aus der ASOS Studie mit den Männern der African-PREDICT-Studie innerhalb der gleichen Ethnie ergaben sich für DMA, ADMA, sPADiMeX, aPADiMeX und toPADiMeX jeweils statistisch signifikant höhere Werte für die Kinder. Für a/sPADiMeX wurde beim Vergleich der weißen Kinder mit den weißen Männern ein statistisch signifikantes kleineres Verhältnis bestimmt (8.97 [7.77-10.1] vs. 8.35 [7.56-9.22], P = 0.043), nicht jedoch beim Vergleich der schwarzen Kinder mit den schwarzen Männern. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Ganzkörper-Methylierung von Arginin-Resten in Proteinen mit steigendem Alter, unabhängig von der Ethnie, abnimmt, sich aber am Verhältnis von asymmetrischer zur symmetrischer Dimethylierung bei den Schwarzen nichts ändert [163].
Neben den beschriebenen Unterschieden für die Ganzkörper-Arg-Methylierung bei den weißen und schwarzen Männern gibt es auch statistisch signifikante Unterschiede hinsichtlich des insulin-like growth factor binding protein (IGFBP)-3 (127 [115-144] vs. 114 [95.1-128] nM, P = 0.002). Die IGFBP-3-Konzentration gibt indirekt Aufschluss über die insulin-like growth factor (IGF)-1 Konzentration im Blut. Hohe IGFBP-3-Konzentrationen gehen allgemein mit hohen IGF-1-Konzentrationen einher [208]. Beim IGF-1 handelt es sich um ein Wachstumshormon, das bei zu sehr niedrigen Konzentrationen im Blut zu einem verminderten Wachstum führt [209]. Die statistisch signifikant kleinere Konzentration von IGFBP-3 im Blut der schwarzen im Vergleich zu den weißen Männern könnte ein Erklärungsansatz für die statistisch signifikante kleinere Körpergröße, kleineren Taillenumfang, kleineren Halsumfang und den kleineren Hüftumfang der schwarzen im Vergleich zu den weißen Männern sein.
In einem kürzlich erschienenen Artikel wurde berichtet, dass die Bindung von IGF-1 an den IGF-1 Rezeptor (IGF-1R) in vitro zu einer Aktivierung der PRMT1 führt, welche in einem konsekutiven Schritt den Östrogen-Rezeptor-α (ERα) methyliert und diesen dadurch Liganden-unabhängig aktiviert. Die Aktivierung des ERα durch die asymmetrische Arg-Methylierung hat zur Folge, dass über mehrere Zwischenschritte der AKT und extracellular signal-regulated kinase (ERK)-Signalweg aktiviert wird, der letztlich das Wachstum stimuliert
Zusammenfassung und Diskussion 3
154
[210]. Nach diesem Mechanismus wird durch proteasomalen Abbau des methylierten ERα das Signal reguliert und freies ADMA in das Zytoplasma der Zelle freigesetzt [211]. Niedrige IGFBP-3-Konzentrationen im Blut, die stellvertretend für geringe IGF-1-Konzentrationen im Blut stehen, könnten zu einer verringerten Aktivierung des IGF-1R führen, wodurch letztlich weniger ADMA freigesetzt und das Wachstum nicht stimuliert wird. Die statistisch signifikante inverse Korrelation zwischen den Kreatinin-korrigierten DMA- (r = -0.200, P = 0.0087) und ADMA-Ausscheidungsraten (r = -0.167, P = 0.029) im Urin der schwarzen Männer mit der IGFBP-3 Konzentration im Blut der schwarzen Männer, würde diese Hypothese stützen [163].
Zusammengefasst nimmt die Ganzkörper-Arg-Methylierung mit fortschreitendem Alter unabhängig von der Ethnie einer Südafrika-Population ab. Zwischen der Ganzkörper-Arg-Methylierung bei weißen und schwarzen Männern besteht nur ein statistisch signifikanter aber numerisch sehr kleiner Unterschied und die statistisch signifikant verringerte IGFBP-3 Konzentration im Blut der schwarzen im Vergleich zu den weißen jungen Männern könnte im Kontext der komplexen Wachstumsphysiologie ein möglicher Erklärungsansatz für die beobachteten verringerten anthropometrischen Daten der schwarzen im Vergleich zu den weißen Männern sein.
3.3 Untersuchungen zu asymmetrischer Dimethylierung in humanen Erythrozyten und Effekte von dimethylierten Vasopressin-Analoga auf die Plättchenaggregation
Die biologischen Funktionen von asymmetrisch und symmetrisch dimethylierten Proteinen und Peptiden ist unzureichend untersucht. In diesem Abschnitt der Arbeit wird das Manuskript Nr. 8 zusammengefasst und diskutiert. Zum einen werden Effekte der asymmetrischen und symmetrischen Dimethylierung am Beispiel des Nona-Peptides Arginin-Vasopressin auf die Plättchenaggregation ex vivo untersucht. Zum anderen wird die Identifizierung von dimethylierten Proteinen im Hämolysat von Erythrozyten mittels MS-Proteomics vorgenommen.
155
In Arbeiten zum kardialen Natriumkanal (NaV1.5) konnte eindrucksvoll die biologische Relevanz der Arginin-Methylierung in humanen Proteinen gezeigt werden. Es wurde unter anderem gezeigt, dass die Phosphorylierung von Serin 516 und die Methylierung von
In Arbeiten zum kardialen Natriumkanal (NaV1.5) konnte eindrucksvoll die biologische Relevanz der Arginin-Methylierung in humanen Proteinen gezeigt werden. Es wurde unter anderem gezeigt, dass die Phosphorylierung von Serin 516 und die Methylierung von