Protektion vor diabetischer Nephropathie durch Glyoxalase I

Fragestellung: Glyoxalase I (Glo) spielt eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Glykierungsreaktionen, u.a. durch enzymatische Detoxifikation von Methylglyoxal. Eine reduzierte Glo-Aktivität könnte bei STZ induziertem Diabetes mit einer Nephropathie assoziiert sein.

Methodik: Nach Diabetesinduktion durch Streptozotocin (50 mg/kg; 5 Tage i.p.) wurde nach einer Diabetesdauer von 12 Wochen die Albuminurie und die Morphologie der Niere (Glomeruli, Tubulointerstitium) folgender experimenteller Gruppen mit je 12 Mäusen pro Gruppe untersucht: Wildtyp Kontrollmäuse (WT C), Wildtypen mit Diabetesinduktion (WT STZ), Glyoxalase I knockdown Kontrollmäuse (Glo C), sowie Glyoxalase I knockdown Mäuse mit Diabetesinduktion (Glo STZ). Der Diabetes wurde nach Blutzuckerbestimmung durch Insulingaben bei über 300 mg/dl gehalten. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung gezeigt.

Ergebnisse: Das Körpergewicht der Kontrollmäuse war jeweils signifikant höher im Vergleich zur jeweiligen STZ Gruppe (Gewicht in g, WT C: 35,3 ± 3,97 vs. WT STZ: 24,0 ± 1,94; P< 0,001; Glo C: 32,8 ± 4,26 vs. Glo STZ: 24,3 ± 2,42; P< 0,001). Der Blutzucker korrelierte hierzu invers (in mg/dl, WT C: 143 ± 24,1 vs. WT STZ: 508 ± 102; P< 0,001; Glo C: 141 ± 20,7 vs. Glo STZ: 516 ± 112; P< 0,001). Die Albuminurie war zum Zeitpunkt 0 in allen 4 Gruppen vergleichbar. Nach 12 Wochen Diabetes war die 24h Albuminurie in der Glo STZ Gruppe am höchsten und damit signifikant erhöht im Vergleich zur WT STZ Gruppe. Beide STZ Gruppen wiesen jeweils zu ihrer Kontrolle ebenfalls eine signifikant erhöhte Albuminurie auf (in µg/24h, WT STZ: 50,9 ± 31,7 vs. Glo STZ: 83,7 ± 53,9; P< 0,05; WT C: 9,98 ± 8,78 vs. WT STZ: 50,9 ± 31,7; P< 0,01; Glo C: 7,00 ± 1,73 vs. Glo STZ: 83,7 ± 53,9; P< 0,01). Zur Charakterisierung der Nierenmorphologie wurde der Flächeninhalt bis zur Bowmankapsel sowie der des glomerulären Konvoluts gemessen. Die Flächen waren sowohl für die Kapsel als auch für das Konvolut in beiden STZ Gruppen signifikant zu ihren Kontrollgruppen erhöht (Kapsel in µm², WT C: 3794 ± 318 vs. WT STZ: 4147 ± 348; P< 0,05; Glo C: 3631 ± 388 vs. Glo STZ: 4329 ± 365; P< 0,01; Konvolut in µm², WT C: 2806 ± 204 vs. WT STZ: 3204 ± 294; P< 0,01; Glo C: 2733 ± 284 vs. Glo STZ: 3295 ± 284; P< 0,001).

Der Glomerulosklerosindex (GSI) war in beiden STZ Gruppen im Vergleich zur WT C Gruppe nicht signifikant erhöht. Eine signifikante Erhöhung lag bei der Glo C im Vergleich zur WT C Gruppe vor (GSI Score 0 – 4, WT C: 1,98 ± 0,25 vs. Glo C: 2,32 ± 0,26; P< 0,05). Der Tubulointerstitielle Schädigungsindex (TII) war in der Glo C und beiden STZ Gruppen erhöht, im Vergleich zur WT C Gruppe, am höchsten in der Glo STZ Gruppe (TII Score 0 – 4, WT C: 1,84 ± 0,27 vs. WT STZ: 2,16 ± 0,28; P< 0,05; WT C: 1,84 ± 0,27 vs. Glo C: 2,17 ± 0,25; P< 0,05; Glo STZ 2,29 ± 0,21).

Schlussfolgerung: Glyoxalase I weist nephroprotektive Effekte bei STZ induziertem Diabetes auf. Reduzierte Glo-Aktivität geht mit vermehrter Albuminurie und erhöhten renalen Schädigungsindices bei Diabetes einher.