Beeinflusst eine systemische Inhibition der Aromatase in Mus musculus die glomeruläre Ultrastruktur und renale Funktion?

Abstract

Renale Erkrankungen unterliegen einem Dimorphismus, in welchem Frauen einen renoprotektiven Faktor tragen, welcher zu einem besseren Outcome des weiblichen Geschlechtes führt. Das Sexualhormon 17β-Estradiol ist eines der potentiellen Faktoren in der Entstehung des sexuellen Dimorphismus. In der vorliegenden Arbeit wurden im Mausmodell eine Beeinflussung der 17β-Estradiol Spiegel durch Inhibition des für die Estradiol Synthese unerlässlichen Enzyms Aromatase erwirkt. Dies wurde durch Applikation des Aromatasehemmers Letrozol erreicht, und in weiteren Gruppen zusätzlich mit einer Ovarektomie kombiniert. Hierüber hinaus nutzten wir genetisch veränderte Aromatase Knock Out Tiere. Zur Ermittlung einer Proteinurie erfolgte eine Urinsammlung und zur Objektivierung der ausgeschiedenen Proteinmenge die Bestimmung der Albumin-Kreatinin Ratio (ACR). Ebenfalls führten wir eine transmissionselektronenmikroskopische Begutachtung der postmortem entnommenen Nieren zur Detektion von ultrastrukturellen Aberrationen durch. Wir konnten zeigen, dass es in beiden Geschlechtern zu einer signifikanten Veränderung der Ultrastruktur mit einer Verbreiterung der podozytären Fußfortsätze nach Applikation von Letrozol kam. Dies zeigte sich ebenfalls im Vergleich zwischen den Knock Out Tieren und der Kontrollgruppe des jeweiligen Geschlechts. Die Auswirkung des Aromatase Knock Outs kann anhand unserer Daten jedoch nicht endgültig beurteilt werden, da trotz eines typischen Geno- und Phänotyps sich eine Restfunktion der Aromatase in den homozygoten Knock Out Tieren nachweisen ließ. In der Proteinanalyse zeigte sich ein heterogenes Bild des ACR. In weiblichen Mäusen mit medikamentöser sowie operativer Intervention und in ArKO Wildtyp Mäusen dokumentierten wir, verglichen mit der Kontrollgruppe ohne Therapie, eine signifikant niedrigere ACR. Ob die nachgewiesene aberrante Morphologie in den Tieren eine Senkung der 17β-Estradiol Spiegel zu Grunde liegt, oder ob es aufgrund einer erhöhten Konzentration von Testosteron im Rahmen der Aromatase Inhibition zur Verbreiterung der Fußfortsätze kam, bedarf weiterer Forschungsbemühungen.

Renal diseases underly a sexual dimorphism, in which the female gender is associated with a better outcome in renal diseases. One of the possible contributing factors is a hypothesized renoprotective mechanism of 17β-Estradiol. In the presented study we investigated whether an inhibition of aromatase, the enzyme which catalyzes the last step of the 17β-Estradiol synthesis, would lead to an ultrastructural aberration and change of the permselectivity of the renal filtration barrier in an experimental setting using a murine model. The inhibition of aromatase was achieved using the potent aromatase inhibitor Letrozole, in some groups combined with a surgical removal of the ovary glands. We also made use of genetically altered Aromatase Knock Out mice. To assess a possible alteration of the renal permselectivity the urine of the treated mice was collected and the albumin-creatinine ratio (ACR) was calculated to objectify a loss of protein via the glomerular filtration barrier. Post mortem the kidneys of the mice were collected and analyzed using a transmission electron microscope to assess ultrastructural changes. We were able to show that the Letrozol treated groups of both sexes had a significantly increased foot process width. An increased foot process width was also documented inbetween the control group and the Aromatase Knock Out mice in both sexes. However, we were also able to show that in spite of proven genotype, the Knock Out mice showed a remnant activity of the aromatase. An interpretation of our data in regard to the effect of the Aromatase Knock Out on the ultrastructure and permselectivity is therefore not possible. In the urine analysis, a heterogeneous distribution of the ACR was documented. In female mice with a surgical removal of the ovary glands and in Knock Out wildtype mice there was a significantly lower ACR in comparison to the untreated control mice was registered. The question, whether the observed structural aberration registered during electron microscopy is due to the decreased levels of 17β-Estradiol, or due to an increase in circulating testosterone remains unanswered and requires further investigation.