Untersuchungen der Nierenfunktion von diabetischen Dopamin D3 Rezeptor Knockout Mäusen

Abstract

In verschiedenen tierexperimentellen Studien konnte gezeigt werden, dass das dopaminerge System an der Regulation der renalen Hämodynamik und der Tubulusfunktion beteiligt ist. Die zu Beginn eines Diabetes mellitus auftretende glomeruläre Hyperfiltration der Niere stellt einen Risikofaktor für die Entwicklung einer diabetischen Nephropathie dar. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welchen Einfluss der Dopamin D3 Rezeptor auf die glomeruläre Hyperfiltration, die renale Natriumausscheidung und damit auch das Blutdruckverhalten bei Mäusen mit durch Streptozotocin (einmalig 120 mg/kg, i.p.) erzeugtem Diabetes mellitus hat. Hierzu wurde an wachen Dopamin D3 Rezeptor Knockout Mäusen (KO) und den entsprechenden Wildtyptieren (WT), die einen funktionell aktiven Dopamin D3 Rezeptor aufweisen, Schwanzblutdruckmessungen sowie Stoffwechselkäfig (SWK)-Versuche durchgeführt. An narkotisierten Tieren wurde in Clearance-experimenten die glomeruläre Filtrationsrate, das Urinzeitvolumen und die renale Natriumausscheidung bestimmt. Die Untersuchungen wurden an nichtdiabetischen (CON), nicht behandelten diabetischen (DM) und mit Insulin behandelten (LIN-DM) Mäusen nach vorgegebenem Zeitschema innerhalb von 14-17 Tagen nach Induktion des Diabetes mellitus durchgeführt. Der gemessene systolische Blutdruck war unabhängig von der diabetischen Stoffwechsellage in allen Versuchsgruppen ähnlich. Die KO Tiere zeigten gegenüber den WT Tieren keine signifikanten Unterschiede. In den SWK-Versuchen waren bei den DM Mäusen gegenüber den CON Tieren eine signifikante Polyphagie, Polydipsie, Polyurie und Glukosurie zu beobachten. Die mit Insulin behandelten diabetischen Tiere wiesen eine den CON-Gruppen vergleichbare normoglykämische Stoffwechsellage auf. Der Vergleich der Dopamin D3 Rezeptor Knockout Mäuse mit den WT Tieren erbrachte in den verschiedenen experimentellen Gruppen bezüglich der in den SWK-Versuchen erhobenen Parametern keine signifikanten Unterschiede. Bei den Clearance-experimenten konnte die typische Diabetes-induzierte glomeruläre Hyperfiltration und eine gesteigerte Natriumausscheidung in den DM-Gruppen gezeigt werden. Interessanterweise konnte sowohl die glomeruläre Hyperfiltration als auch die gesteigerte Natriumausscheidung durch die Insulinapplikation aufgehoben werden. Keine Hemmung der glomerulären Hyperfiltration war durch das Fehlen der Dopamin D3 Rezeptoren bei den KO Tieren zu beobachten. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass Mäuse mit einer diabetischen Stoffwechsellage eine glomeruläre Hyperfiltration entwickeln, die überwiegend durch eine Hyperglykämie bedingt ist. Hingegen scheint in diesem Mausmodell der Dopamin D3 Rezeptor an der pathologischen Hyperfiltration in der Frühphase des Diabetes mellitus nicht beteiligt zu sein. Ebenfalls weist der D3 Rezeptor unter den untersuchten Bedingungen keinen Einfluss auf die Regulation des Blutdrucks auf. In Langzeitversuchen über mehrere Monate soll zukünftig geprüft werden, ob der Dopamin D3 Rezeptor für die Progressionverzögerung einer diabetischen Nephropathie eine Rolle spielt.

As a result of various animal experiments it could be shown that the dopaminergic system contributes to the regulation of renal hemodynamic and the tubular function. Glomerular hyperfiltration, which arises at the beginning of diabetes mellitus, indicates a risk factor for the progression of diabetic nephropathy. In this study, we analyzed the influence of the dopamine D3 receptor on the glomerular hyperfiltration, the renal sodium excretion and additionally on the blood pressure in mice. These mice suffer from diabetes mellitus caused by a single injection of streptozotocin (120 mg/kg, i.p.).

Therefore, tail cuff blood pressure measurements were carried out as well as metabolic cage experiments on conscious dopamine D3 receptor knockout mice and the corresponding wild-type animals, which have functionally active dopamine D3 receptors. In clearance experiments, the glomerular filtration rate, urinary flow rate and renal sodium excretion in anesthetized animals were studied. The experiments were carried out with non-diabetic, non-treated and insulin treated mice after a predefined schedule of 14-17 days after the induction of diabetes mellitus.

Systolic blood pressure was, independent of the diabetic metabolic state, similar in all experimental groups. D3 knockout mice did not show any significant differences compared to wild-type animals. In metabolic cage experiments, however, non-treated diabetic mice showed a significant polyphagia, polydipsia, polyuria and glucosuria when compared to non-diabetic mice. Insulin treated diabetic mice were in a similar normoglycemic metabolic state like non-diabetic animals. The comparison of dopamine D3 receptor knockout mice with wild-type animals in the various test groups didn?t show any significant differences regarding parameters examined in the metabolic cages. In the clearance experiments, a typical diabetes-induced glomerular hyperfiltration and an increase in renal sodium excretion occurred in non-treated diabetic mice. Interestingly, the glomerular hyperfiltration as well as the increased sodium excretion could be eliminated by the application of insulin. The absence of dopamine D3 receptors did not cause any inhibition of the glomerular hyperfiltration of knockout mice.

In this study, it could be shown that diabetic mice develop glomerular hyperfiltration which is mainly caused by hyperglycemia. As a result, it seems that in this mouse model the dopamine D3 receptor is not involved in the pathological hyperfiltration of the early phase of diabetes mellitus. Additionally, under these conditions, no influence of the D3 receptor on the regulation of blood pressure was observed. Further experiments over a period of several months should verify whether any significant long-term effects of the influence of dopamine D3 receptors on the progression of diabetic nephropathy exist.