Microsoft Word Dissertation-Ute-Daig-05. 09. 05. doc

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Aus der Klinik für Innere Medizin mit Schwerpunkt Nephrologie 
Campus Charité Mitte der Medizinischen Fakultät der Charité - 
Universitätsmedizin Berlin 
DISSERTATION 
NO-vermittelte Effekte der Aminosäure L-Arginin auf die  
TGF-ß-Überexpression im Modell der 
akuten Anti-Thy-1-Glomerulonephritis 
 
 
 
 
Zur Erlangung des akademischen Grades 
Doctor medicinae (Dr. med.) 
 
 
 
 
vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Charité -  
Universitätsmedizin Berlin 
 
 
 
von  
 
Ute Daig  
aus Berlin 

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Dekan: Prof. Dr. med. Martin Paul 
 
 
 
Gutachter: 
1.  Priv.-Doz. Dr. med. H. Peters 
 
 
2.  Prof. Dr. med. F. Strutz 
 
 
3.  Priv.-Doz. Dr. med. E. Schulze-Lohoff 
 
Datum der Promotion: 12.09.2005 

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Widmung 
 
für Dr. Erwin Daig, Barbara und Isolde Daig 
 

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Zusammenfassung 
 
Hintergrund:
 L-Arginin spielt eine komplexe Rolle in der renalen 
Matrixexpansion, eingeschlossen der endogene Stoffwechsel der Aminosäure 
in Stickoxid (NO), Polyamine, L-Prolin und Agmatin. Bei Ratten mit einer 
induzierten Anti-Thy-1-Glomerulonephritis (GN) ist gezeigt worden, dass die 
diätetische Gabe von L-Arginin die Überproduktion von transforming growth 
factor (TGF)-ß sowie die Matrixakkumulation limitieren konnte. Die vorliegende 
Studie testet die Hypothese, dass die günstigen Effekte auf die Überexpression 
von TGF-ß in vivo durch die Generierung von NO vermittelt wird. 
 
Methoden:
 Einen Tag nach Induktion einer Anti-Thy-1-Glomerulonephritis 
wurden männliche Wistar Ratten, die mit normal proteinhaltigen Futter ernährt 
worden sind, in die folgenden Gruppen zugeordnet worden: (1) normale 
Kontrollen; (2) GN; (3) GN-Arg [plus 500 mg L-Arginin/die]; (4) GN-Arg-NAME 
[plus 500 mg L-Arginin/die und 75 mg/die des NO-Synthase-Inhibitors Nitro-L-
Arginin-Methyl-Ester (L-NAME) im Trinkwasser] und (5) GN-Molsi [plus 10 
mg/die des NO-Donors Molsidomin]. In Versuchsprotokoll 1 wurde die 
Behandlung bis Tag 7, in Protokoll 2 bis Tag 12 nach Induktion der 
Glomerulonephritis durchgeführt. Analysiert wurden die Daten des systolischen 
Blutdrucks, die histologische glomeruläre Matrixexpansion, die Proteinurie 
sowie die glomeruläre mRNA- und Protein-Expression des Schlüsselfibrogens 
TGF-ß, des Matrixproteins Fibronektin und des Protease-Inhibitors 
Plasminogen-Aktivator-Inhibitor Typ 1(PAI-1).  

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Ergebnisse:
 Die Blutdruckwerte zeigten sich normal in unbehandelten Anti-Thy-
1-Tieren und nicht signifikant beeinflusst durch eine der Behandlungen. 
Verglichen mit unbehandelten, nephritischen Ratten, reduzierten die Gabe von 
L-Arginin sowie von Molsidomin signifikant die glomeruläre TGF-ß 
Überexpression und auch in ähnlichem Mass in beiden Studienprotokollen. Die 
günstigen Effekte von L-Arginin wurden durch gleichzeitige Blockade der NOS-
Synthese mit L-NAME aufgehoben. Die glomeruläre Matrixakkumulation, 
Fibronektin und PAI-1 mRNA- und Protein-Expression folgten eng der TGF-ß-
Expression. Die Proteinurie wurde durch keine der Behandlungen signifikant 
beeinflusst. 
 
Schlussfolgerung:
 Die vorliegende Studie zeigt, dass die antifibrotischen Effekte 
der Aminosäure L-Arginin in der normotensiven Anti-Thy-1-Glomerulonephritis 
der Ratte hauptsächlich über die endogene Produktion von NO vermittelt 
werden. Diese Daten lassen vermuten, dass NO in vivo die TGF-ß-
Überexpression auf einem blutdruck-unabhängigen Weg limitiert und dass NO-
Donoren sich günstig in der Behandlung von menschlichen fibrotischen 
Nierenerkrankungen auswirken könnten.  
 
Schlüsselworte:
 L-Arginin, Stickoxid, TGF-ß, Fibrose 

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Abstract 
 
Background:
 L-arginine olays a complex role in renal matrix expansion, 
involving endogenous metabolism into nitric oxide (NO), polyamines, L-prolin 
and agmatine. Supplementing dietary L-arginine intake has been shown to limit 
transforming growth factor (TGF)-ß1 overproduction and matrix accumulation in 
rats with induced Anti-Thy-1 glomerulonephritis (GN). The present study tests 
the hypothesis that this beneficial effect on in vivo TGF-ß overproduction is 
mediated via the generation of NO. 
 
Methods:
 One day after inducion of Anti-Thy-1 GN, male wistar rats fed a 
normal protein diet were assigned to the following groups: (1) normal controls; 
(2) GN; (3) GN-Arg [plus 500 mg L-arginine/day]; (4) GN-Arg-NAME [plus 500 
mg L-arginine/day and 75 mg/day of the NO synthase inhibitor nitro-L-arginine-
methyl ester (L-NAME) in the drinking water] and (5) GN-Molsi [plus 10 mg/day 
of the NO donor molsidomine]. In protocol 1, treatment lasted until day 7 and in 
protocol 2 until day 12 after disease induction, respectively. Analysis included 
systolic blood pressure, proteinuria, a glomerular histologic matrix score and the 
glomerular mRNA and protein expression of the key fibrogen TGF-ß1, the 
matrix protein fibronectin and the protease inhibitor plasminogen activator 
inhibitor type 1 (PAI-1). 
 
Results:
 Blood pressure was normal in untreated Anti-Thy-1 animals and not 
significantly affected by any of the treatments. Compared to nephritic rats, 
administration of both L-arginine and molsidomine reduced glomerular TGF-ß1 
overexpression significantly and to a similar degree in both protocols, while the 
beneficial effect of L-arginine was abolished by concomitant NO synthesis 
inhibition. Glomerular matrix accumulation, fibronectin and PAI-1 mRNA and 
protein expression cloxely followed the expression of TGF-ß1. Proteinuria was 
not significantly affected by any treatment. 
 
Conclusion:
 The present study shows that L-arginine´s antifibrotic action in 
normothensive Anti-Thy-1 GN is mainly mediated by endogenous production of 

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