Wirkung nanomolarer Konzentrationen des Mykotoxins Ochratoxin A auf Calciumhomöostase, Wachstumsverhalten und hormonelle Signaltransduktion menschlicher proximaler Tubuluszellen

• Main Author: Benesic, Andreas
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2003
• Subjects: ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/557; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6599; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6599; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/557/DISS.PDF

Hintergrund: Der weitverbreitete und karzinogene Pilzmetabolit Ochratoxin A (OTA) beeinflußt die Funktion und das Wachstumsverhalten renaler Zellen. In höheren Konzentrationen reduziert OTA auch die Integrität der Zellen. Untersucht wurde die mögliche Beteiligung von Änderungen der zellulären Calciumhomöostase an den Wirkungen von OTA in nanomolaren Konzentrationen. Methoden: Immortalisierte menschliche Nierenepithelzellen (IHKE) wurden verwendet, um die Effekte von OTA auf die zytosolische Calciumhomöostase ([Ca2+]i), Zellwachstum und und -integrität zu untersuchen. 1 nmol/l OTA potenzierte Ca2+-abhängig die EGF- und Ang II-induzierte Zellproliferation. Ca2+-unahängige Zelluntergänge und Reduktion der Zellzahl konnte nur nach 24-stündiger Inkubation mit einer Schwellenkonzentration von >10 nmol/l beobachtet werden. Innerhalb von Sekunden wurden durch OTA reversible und konzentrationsabhänige [Ca2+]i-Oszillationen mit einer Schwellenkonzentration von 0.1 nmol/l hervorgerufen. Die Oszillationen wurden durch Reduktion des extrazellulären Ca2+, den Ca2+-Kanalblocker SK&F 96365 und durch Hemmung der der Phospholipase C verhindert. Der durch OTA hervorgerufene Ca2+-Einstrom war auch nach Entleerung von Ca2+-Speichern durch Schwellenkonzentration das ebenfalls die Oszollationen hemmte, noch vorhanden. Zusätzlich steigerte OTA den Füllungszustand von Thapsigargin-empfindlichen Ca2+-Speichern und stimulierte die Aktivität der Thapsigargin-empfindlichen Ca2+-ATPase. Eine 10-minütige Inkubation mit OTA erhöhte den zellulären cAMP-Gehalt dosisabhängig. Der Proteinkinase A Inhibitor H-89 unterdrückte die OTA-induzierten Ca2+- Oszillationen. 1 nM OTA potenzierte die Effekte von Angiotensin II und EGF auf [Ca2+]i. Schlußfolgerungen: (i) OTA beeinträchtigt in niedrig-nanomolaren Konzentrationen, die im Rahmen der natürlichen Exposition auftreten können, reversibel die Ca2+-Homöostase in menschlichen proximalen Tubuluszellen. (ii) OTA verursacht dosis-abhängige [Ca2+]i-Oszillationen die auf OTA-induzierten Ca2+-Einstrom und Thapsigargin-sensitive Ca2+-Speicher angewiesen sind. (iii) Ferner interagieren niedrig-nanomoler Konzentrationen von OTA mit hormonellen Ca2+-Signalen, was z.B. zu einem veränderten zellulären Proliferationsverhalten führt. (iv) Die Verminderung der Zellintegrität durch höhere OTA-Konzentrationen hängt nicht von Veränderungen der Ca2+-Homöostase ab. (v) Die durch OTA hervogerufene renale Dysfunktion scheint, zumindest teilweise, auf Wechselwirkungen mit zellulären Signaltransduktionsmechanismen zu beruhen und nicht auf Zellzerstörung. === The ubiquitous nephrotoxic and carcinogenic fungal metabolite ochratoxin A (OTA) interacts with renal cell function and growth. At higher concentrations OTA also reduces cell integrity. The possible contribution of changes in cellular Ca2+-homeostasis to the effects of OTA at nanomolar concentrations was investigated. Immortalized human kidney epithelial (IHKE) cells were used to investigate the effects of OTA on cytosolic calcium homeostasis ([Ca2+]i), cell growth and cell viability. 1 nmol/l OTA potentiated EGF- and Ang II-induced cell proliferation in a Ca2+-dependent manner. A Ca2+-independent decrease in cell viability and cell number could be observed only after 24 h-exposure with threshold concentrations > 10 nmol/l. Within seconds OTA evoked reversible and concentration-dependent [Ca2+]i oscillations with a threshold concentration of 0.1 nM. The oscillations were abolished by removal of extracellular Ca2+, by the Ca2+-channel blocker SK&F 96365 and by inhibition of phospholipase C. OTA-induced activation of Ca2+-influx was still present after store depletion with thapsigargin, which blunted the oscillations. In addition, OTA increased the filling state of thapsigargin-sensitive Ca2+-stores and stimulated the thapsigargin-sensitive Ca2+-ATPase activity. 10 min incubation with OTA increased cellular cAMP content in a dose-dependent manner. The protein kinase A inhibitor H-89 suppressed OTA-induced Ca2+-oscillations. 1 nM OTA potentiated the effects of angiotensin II and EGF on [Ca2+]i. Conclusions: (i) OTA impairs Ca2+-homeostasis in human renal epithelial cells in a reversible manner at low nanomolar concentrations, which occur during dietary exposure. (ii) OTA causes dose-dependent [Ca2+]i oscillations which are dependent on OTA-induced Ca2+-influx and thapsigargin-sensitive Ca2+-stores. (iii) Furthermore, low nanomolar OTA interferes with hormonal Ca2+ signaling leading, for example, to altered cell proliferation. (iv) Reduction of cell integrity at higher concentrations does not depend on changes of Ca2+-homeostasis. (v) OTA-induced renal dysfunction at low nanomolar concentrations seems to result, at least in part, from the interaction with cellular signaling mechanisms and not from cell destruction.