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Leukocytic acetylcholine in chronic rejection of renal allografts

Wilczynska, Joanna


Originalveröffentlichung: (2011) Giessen : VVB Laufersweiler
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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-83307
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8330/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Laboratory of Experimental Surgery
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5816-6
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.08.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 25.10.2011
Kurzfassung auf Englisch: Leukocytes, which accumulate in graft blood vessels during fatal acute rejection of
experimental renal allografts, synthesise and release acetylcholine (ACh). In this study, I
tested the hypothesis that ACh produced by leukocytes accumulating in graft blood vessels
contributes to the pathogenesis of chronic renal allograft vasculopathy (CAV).
Kidneys were transplanted in the allogeneic Fischer 344 to Lewis rat strain combination.
Isogeneic transplantations were performed in Lewis rats. Intravascular graft leukocytes were
investigated during an acute rejection episode on day 9 post-transplantation and during the
process of vascular remodelling on day 42. The expression of essential elements for ACh
synthesis and release was analysed by quantitative RT-PCR, Western blotting and
immunohistochemistry. Furthermore, renal allograft recipients were treated with rivastigmine,
an ACh-esterase inhibitor, or placebo.
Nine days after transplantation, numerous leukocytes accumulated in the blood vessels of the
allograft (allograft: ~140 x 106; isograft: ~10 x 106). Leukocyte numbers decreased until day
42 after allogeneic transplantation (allograft: ~40 x 106; isograft: ~10 x 106). Within 6 months
after transplantation, allografts developed typical hallmarks of chronic allograft injury -
vascular remodelling, fibrosis, glomerular damage, tubular atrophy, and decreased renal
function. The mRNA and protein expression of the high-affinity choline transporter was
upregulated in allograft leukocytes on day 9 and day 42. Choline acetyltransferase (ChAT)
mRNA was detected only sporadically. However, increased amounts of ChAT protein were
detected in intravascular leukocytes from day 9 and 42 allografts compared with isografts.
Carnitine acetyltransferase mRNA expression was increased in intravascular leukocytes from
day 42 allografts compared with other groups. ACh itself was present at about the same level
in leukocytes from isografts and allografts but absent in leukocytes from untreated kidneys.
No vesicular acetylcholine transporter mRNA was detected but the mRNA of polyspecific
organic cation transporters 1, 2, and 3 was present in all samples. In line with the hypothesis
that endogenous ACh contributed to the pathogenesis of CAV, rivastigmine-treatment
enhanced the severity of experimental CAV.
In conclusion, the results are in line with the hypothesis that leukocytic ACh contributes to the
pathogenesis of CAV. The non-neuronal cholinergic system seems to be a promising target for
the development of novel therapeutic approaches preventing CAV.
Kurzfassung auf Deutsch: Leukozyten, die sich während der akuten fatalen Abstoßung in den Blutgefäßen
experimenteller Nierentransplantate ansammeln, produzieren Acetylcholin (ACh). In dieser
Studie überprüfte ich die Hypothese, dass leukozytäres ACh zur Pathogenese der chronischen
Transplantatvaskulopathie (CAV) beiträgt.
Nieren wurden in der allogenen Fischer 344 auf Lewis Rattenstammkombination
transplantiert. Isogene Transplantate erfolgten in der Lewis-Ratte. Intravasale Transplantatleukozyten
wurden während einer akuten Abstoßungsepisode am 9. postoperativen Tag
untersucht sowie während des Gefäßumbaus am Tag 42. Die Expression wesentlicher
Elemente der ACh-Synthese und -Freisetzung wurde durch quantitative PCR, Western
blotting und Immunhistochemie untersucht. Weiterhin wurden Empfänger allogener
Transplantate mit Rivastigmin, einem ACH-Esteraseinhibitor oder mit Placebo behandelt.
Bis zum 9. postoperativen Tag sammelten sich zahlreiche Leukozyten in den Blutgefäßen der
Transplantate an (allogenes Transplantat: ~140 x 106; isogenes Transplantat: ~10 x 106). Bis
zum Tag 42 sanken die Leukozytenzahlen wieder, blieben jedoch im Vergleich zu
entsprechenden isogenen Transplantaten vierfach erhöht (allogenes Transplantat: ~40 x 106;
isogenes Transplantat: ~10 x 106). Innerhalb von 6 Monaten entwickelten die Transplantate
typische Anzeichen der chronischen Transplantatschädigung – Gefäßumbau, Fibrose,
Glomerulopathie, Tubulusatrophie und Funktionsstörung. An den Tagen 9 und 42 war die
mRNA- und Proteinexpression des hochaffinen Cholintransporters hochreguliert. Die mRNA
der Cholinacetyltransferase (ChAT) ließ sich nur sporadisch nachweisen. Hingegen war in
Leukozyten aus allogenen Nierentransplantaten (Tag 9 und Tag 42) die Menge des ChATProteins
im Vergleich zu isogenen Transplantaten erhöht. Im Vergleich zu allen anderen
Gruppen war die Expression der Carnitinacetyltransferase am Tag 42 nach allogener
Transplantation erhöht. ACh selbst war etwa in gleicher Menge in Leukozyten aus isogenen
und allogenen Transplantaten nachweisbar, jedoch nicht in Leukozyten aus unbehandelten
Nieren. Die mRNA des vesikulären Acetylcholintransporters war nicht messbar, wohl aber die
mRNA der organischen Cationentransporter-1, -2 und -3. In Übereinstimmung mit der
Hypothese dass endogenes ACh zur Pathogenese der CAV beiträgt, verschlimmerte die
Behandlung mit Rivastigmin den Schweregrad der CAV.
Die Ergebnisse sind folglich mit der Hypothese vereinbar, dass leukozytäres ACh zur
Pathogenese der CAV beiträgt. Das non-neuronale cholinerge System scheint ein
vielversprechender Ansatzpunkt zur Entwicklung neuer Therapien der CAV zu sein.
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