AG Physiologie der Nierengefäße

  • Aufklärung der Funktion von Nieren- und Hirngefäßen
  • Rolle endokriner, autokriner und parakriner Substanzen für die Regulation renaler Arterien und Mikrogefäße
  • Bedeutung der vaskuläre Komponente bei der Entstehung akuten Nierenversagens und die Pathogenese zerebralen Vasospasmus

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Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe Physiologie der Nierengefäße

Arbeitsschwerpunkt der Gruppe ist die Aufklärung der Funktion von Nieren- und Hirngefäßen unter physiologischen und pathophysiologischen Aspekten. Wir untersuchen die Rolle endokriner, autokriner und parakriner Substanzen für die Regulation renaler Arterien und Mikrogefäße. Wir interessieren uns für die vaskuläre Komponente bei der Entstehung akuten Nierenversagens und die Pathogenese zerebralen Vasospasmus'.

Unsere Arbeiten umfassen Experimente in Zellen, Organen und Untersuchungen an Patienten. Die verwendeten Methoden schließen die Perfusion von Mikrogefäßen und Nierentubuli, isometrische und isotonische Messungen an Gefäßen, in situ Studien von Nierengefäßen in Schnitten, Fluoreszenzmessungen und immunhistologische Ansätze ein.

Aktuelle Forschungsprojekte der Arbeitsgruppe

Hypoxie und Vasa recta Funktion

In diesem DFG-geförderten Projekt wird der Frage nachgegangen, inwiefern kleinste Nierenmarkgefäße (Vasa recta) zur Regulation der Durchblutung nach Ischämie und Reperfusion bzw. Hypoxie/Reoxygenierung beitragen. Deszendierende Vasa recta sind mit Perizyten besetzt, welche den Widerstand  und damit Blutfluss via Durchmesseränderung des Gefäßes einstellen. Pathophysiologische Aspekte der Vasa recta-Funktion sind kaum untersucht. Wir erwarten neue Erkenntnisse zu den Mechanismen gestörter Nierenperfusion nach ischämischen Ereignissen.

Die Bedeutung der p38 MAPK für den vasalen Tonus von Nierengefäßen

Hypoxie/Reoxygenierung ist ein Hauptfaktor gestörter Nierenfunktion bei akutem Nierenversagen. Wir untersuchen hier die Wirkungen von Hypoxie/Reoxygenierung auf den Tonus und die Reaktivität von Nierenarterien und stellen die beteiligten Signalwege dar. Erste Ergebnisse zeigen eine eingeschränkte Relaxation nach Hypoxie/Reoxygenierung, deren Ursache in der Aktivierung von p38 MAPK-Signalwegen der glatten Gefäßmuskelzellen liegen.

Metabolisches Syndrom und Vasa recta Funktion

Das Metabolische Syndrom (MetS) ist durch komplexe Änderungen in Hormonsystemen und inflammatorischen Parametern gekennzeichnet, die Ursachen von allgemeinem Gefäßumbau und chronischer Niereninsuffizienz (CKD) sind. Eine verminderte medulläre Nierenperfusion ist ein pathogenetisch wichtiger Faktor für die Entstehung einer CKD. Deszendierende Vasa recta (DVR) des Nierenmarks sind Hauptstellglieder für die Regulation des medullären Blutflusses und in diesem Zusammenhang von größtem Interesse. Bislang ist allerdings weitestgehend unklar, welche Rolle eine medulläre Nierenfunktionseinschränkung im pathophysiologischen Geschehen des MetS spielt. Auf molekularer Ebene ist das MetS durch Änderungen der sekretorischen Adipozytenfunktion geprägt, welches einen direkten Einfluss auf die medulläre Nierenperfusion und damit den systemischen Blutdruck haben kann. In unserem Projekt werden endokrine bzw. metabolische Störungen mit der Funktion von Nierenmarkgefäßen in Zusammenhang gebracht. Ein translationaler Ansatz gestattet die Bewertung der im Tierexperiment gewonnen Ergebnisse für den Menschen.

In situ-Nierenschnittmodell für die Untersuchung Angiotensin II- und TRPC5-vermittelter Calciumsignale

In diesem Projekt werden Interaktionen von Angiotensinrezeptor (AT1) und Transient Receptor Potential Canonical 5 und 6 (TRPC5, TRPC6) untersucht. Die Messung von Calciumsignalen erfolgt mittels konfokaler Mikroskopie in Nierenschnitten von Mäusen, die einen genetisch modifizierten Calciumsensor exprimieren (GCaMP5). Durch die Verwendung des Nierenschnittmodells können Änderungen der Calciumkonzentration in verschiedenen Zelltypen des juxtaglomerulären Apparates und des Glomerulus gleichzeitig und in einer intakten Gewebestruktur gemessen werden.


Drittmittelgeförderte Projekte der Arbeitsgruppe

Die Forschung der AG Physiologie der Nierengefäße wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, Stiftungen und durch die Industrie unterstützt.

Liste der Drittmittelprojekte der Arbeitsgruppe Physiologie der Nierengefäße

Industrieförderung Bayer Schering Pharma, 2014-2017
Projekt Else Kröner-Fresenius-Stiftung, 2009-2012
Stipendium Z. Liu Forschungsministerium der VR China, 2009-2013
Deutsche Forschungsgemeinschaft Teilprojekt 2 der Forschergruppe FOR 1368 "Hemodynamic Mechanisms of acute Kidney Injury" PA 479/10-1 und 10-2, 2011-2017
Industrieförderung SOMNOmedics


Kooperationspartner der Arbeitsgruppe

Liste der Kooperationspartner der Arbeitsgruppe Physiologie der Nierengefäße

PD Dr. J. Busch, Klinik für Urologie, Charité
Arbeitsgruppe Prof. J. Jankowski, Universität Aachen
Arbeitsgruppe Prof. E.Y. Lai, Zhejiang Universität, Hangzhou
Arbeitsgruppe Prof. R. Liu, University of Mississippi Medical Center, Jackson
Klinik für Innere Medizin, Dr. H.-H. Minden, Oberhavelkliniken Hennigsdorf
Arbeitsgruppe Prof. A.E.G. Persson, Universität Uppsala, Biomedical Center, Schweden
Arbeitsgruppe PD Dr. Rosenberger, Nephrologie, Charité
Arbeitsgruppe Prof. R. Schubert, Universität Heidelberg
Arbeitsgruppe Prof. Semenyutin, Russian Polenov Neurosurgical Institute, St. Petersburg


Publikationen der Arbeitsgruppe

Liste der Publikationen der Arbeitsgruppe Physiologie der Nierengefäße (seit 2010)

Fähling M, Seeliger E, Patzak A, Persson PB: Understanding and preventing contrast-induced acute kidney injury. Nat Rev Nephrol 13: 169-180, 2017

Liu ZZ, Mathia S, Pahlitzsch T, Wennysia IC, Persson PB, Lai EY, Högner A, Xu MZ, Schubert R, Rosenberger C, Patzak A: Myoglobin facilitates angiotensin II-induced constriction of renal afferent arterioles. Am J Physiol Renal Physiol. 312: F908-F916, 2017

Ludwig M, Högner A, Patzak A: You are not alone. Acta Physiol (Oxf) 219: 337-338, 2017

Huang Q, Wang Q, Zhang S, Jiang S, Zhao L, Yu L, Hultström M, Patzak A, Li L, Wilcox CS, Lai EY: Increased hydrogen peroxide impairs angiotensin II contractions of afferent arterioles in mice after renal ischaemia-reperfusion injury. Acta Physiologica 218: 136-145, 2016

Zhang G, Wang Q, Zhou Q, Wang R, Xu M, Wang H, Wang L, Wilcox CS, Liu R, Lai EY: Protective effect of tempol on acute kidney injury through PI3K/Akt/Nrf2 signaling pathway. Kidney Blood Pressure Res. 41: 129-138, 2016

Dietze S, Patzak A: Biomarkers. Acta Physiologica 216: 379-382, 2016

Vandekerckhove L, Vermeulen Z, Liu ZZ, Boimvaser S, Patzak A, Segers VF, De Keulenaer GW: Neuregulin-1 attenuates development of nephropathy in a type 1 diabetes mouse model with high cardiovascular risk. Am J Physiol Endocrinol Metab. 310: E495-E504, 2016 

Skorska A, Haehling von S, Ludwig M, Lux CA, Gaebel R, Kleiner G, Klopsch Ch, Dong J, Curato C, Altarche-Xifró W, Slavic S, Unger T, Steinhoff G, Li J, David R: The CDA4+AT2R+T cell subpopulation improves post-infarctions remodelling and restores cardiac function. J Cellular Molecular Med. 19: 1975-1985, 2015

Ludwig M, Tölk A, Skorska A, Maschmeier Ch, Gaebel R, Lux CA, Steinhoff G, David R: Exploiting AT2R to improve CD177 stem cell function in vitro and in vivo - perspective for cardiac stem cell therapy. Cellular Physiol and Biochem. 37: 77-93, 2015

Ludwig M, Högner A: High expectations: from treatment to prevention. Acta Physiologica 215: 2-4, 2015

Patzak A, Mendoza Y, Gesche H, Konermann M: Continuous blood pressure measurement using the pulse transit time: comparison to intra-arterial measurement. Blood Pressure 24: 217-221, 2015

Nikitina T, Zavaritskaya O, Semenyutin V, Persson PB, Patzak A, Sendeski M: Effects of iodinated contrast media in a novel model for cerebral vasospasm. Arq Neuropsiquitr 73: 125-131, 2015

Patzak A: Kontinuierliche nicht-invasive Blutdruckmessung mittels Pulswellenlaufzeit. Klinikarzt 44: 238-242, 2015 

Kaufmann J, Martinka P, Moede O, Sendeski M, Steege A, Fähling M, Hultström M, Gaestel M, Moraes-Silva IC, Nikitina T, Liu ZZ, Zavaritskaya O, Patzak A: Noradrenaline enhances angiotensin II responses via p38 MAPK activation after hypoxia/re-oxygenation in renal interlobar arteries. Acta Physiol (Oxf). 213: 920-932, 2015 

Patzak A, Carlström M, Sendeski MM, Lai EY, Liu ZZ, Sällström J, Flöge J, Heintz B, Jankowski J, Jankowski V: Diadenosine pentaphosphate modulates glomerular arteriolar tone and glomerular filtration rate. Acta Physiol (Oxf) 213: 285-93, 2015

Gao X, Peleli M, Zollbrecht C, Patzak A, Persson AE, Carlström M: Adenosine A1 receptor-dependent and independent pathways in modulating renal vascular responses to angiotensin II. Acta Physiol (Oxf) 213: 268-76, 2015

Chen L, Kaßmann M, Sendeski M, Tsvetkov D, Marko L, Michalick L, Riehle M, Liedtke WB, Kuebler WM, Harteneck C, Tepel M, Patzak A, Gollasch M: Functional transient receptor potential vanilloid 1 and transient receptor potential vanilloid 4 channels along different segments of the renal vasculature. Acta Physiol (Oxf) 213: 481-91, 2015

Laspas P, Goloborodko E, Sniatecki JJ, Kordasz ML, Manicam C, Wojnowski L, Li H, Patzak A, Pfeiffer N, Gericke A: Role of nitric oxide synthase isoforms for ophthalmic artery reactivity in mice. Exp Eye Res 127: 1-8, 2014

Bäumler H, Xiong Y, Liu ZZ, Patzak A, Georgieva R: Novel hemoglobin particles--promising new-generation hemoglobin-based oxygen carriers. Artif Organs 38(8): 708-14, 2014

Brinkmann O, Schmerbach K, Tietge U, Dietrich T, Guski H, Linz D, Kühn H, Patzak A, Wilfert K: Changes in arterial function in a mouse model of human familial hypercholesterolemia. Acta Physiologica 211: 61-72, 2014

Reuter S, Patzak A, Mrowka R: Hypertension. Acta Physiologica 211: 1-4, 2014

Potthoff SA, Fähling M, Clasen T, Mende S, Ishak B, Suvorava T, Stamer S, Thieme M, Sivritas SH, Kojda G, Patzak A, Rump LC, Stegbauer J: Angiotensin-(1-7) modulates renal vascular resistance through inhibition of p38 mitogen-activated protein kinase in apolipoprotein E-deficient mice. Hypertension 63: 265-272, 2014

Muoio V, Persson PB, Sendeski MM: The neurovascular unit – concept review. Acta Physiologica 210: 790-798, 2014

Schmerbach K, Patzak A: The metabolic syndrome: is it the mother's fault? Acta Physiologica 210: 702-704, 2014

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Liu N, Patzak A, Zhang J: CXCR4-overexpressing bone marrow-derived mesenchymal stem cells improve repair of acute kidney injury. Am J Physiol Renal Physiol 305: F1064-F1073, 2013

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Henning A, Patzak A: Continuous blood pressure messurement using pulse transit time. Somnologie 17(2):p.104-110, 2013

Sendeski MM, Liu ZZ, Perlewitz A, Busch JF, Ikromov O, Weikert S, Persson PB, Patzak A: Functional characterization of isolated, perfused outer medullary descending human vasa recta. Acta Physiologica 208:50-56, 2013

Liu N, Patzak A, Sendeski MM: Nitric oxide and reactive oxygen species in renal medulla pathophysiology - so small yet so special: the renal medulla. Acta Physiologica 208:144-147, 2013 

Sendeski MM, Bondke Persson A, Liu ZZ, Busch JF, Weikert S, Persson PB, Hippenstiel S, Patzak A: Iodinated contrast media cause endothelial damage leading to vasoconstriction of human and rat vasa recta. Am J Physiol Renal Physiol. 303: F1592-F1598, 2012

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Fähling M, Bondke Persson A, Klinger B, Benko E, Steege A, Kasim M, Patzak A, Persson PB, Wolf G, Blüthgen N, Mrowka R: Multilevel regulation of HIF-1 signaling by TTP. Mol Biol Cell 23: 4129-4141, 2012

Li Y, Seidel K, Marschall P, Klein M, Hope A, Schacherl J, Schmitz J, Menk M, Schefe JH, Reinemund J, Hugel R, Walden P, Schlosser A, Volkmer R, Schimkus J, Kölsch H, Maier W, Kornhuber J, Fröhlich L, Klare S, Kirsch S, Schmerbach K, Scheele S, Grittner U, Zollman F, Goldin-Lang P, Peters O, Kintscher U, Unger T, Funke-Kaiser H: A polymorphic microsatellite repeat within the ECE-1c promoter is involved in transcriptional start site determination, human evoluation, and alzheimer's disease. The J Neuroscience 32: 16807-16820, 2012

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Viegas VU, Liu ZZ, Nikitina T, Perlewitz A, Zavaritskaya O, Schlichting J, Persson PB, Regitz-Zagrosek V, Patzak A, Sendeski MM: Angiotensin II type 2 receptor mediates sex differences in mice renal interlobar arteries response to angiotensin II. J Hyperten 30: 1791-1798, 2012

Schmerbach K, Patzak A: The renin-angiotensin system - a functional 'jack-of-all-trades'. Acta Physiol. (Oxford) 205: 453-455, 2012

Perlewitz A, Persson AE, Patzak A: The juxtaglomerular apparatus. Acta Physiol. (Oxford) 205: 6-8, 2012

Seeliger E, Sendeski M, Rihal CS, Persson PB: Contrast-induced kidney injury: mechanisms, risk factors, and prevention. European Heart Journal 33: 2007-2015, 2012

Gesche H, Grosskurth D, Küchler G, Patzak A: Continuous blood pressure measurement by using the pulse transit time: comparison to a cuff-based method. Eur J Appl Physiol. 112: 309-315, 2012

Seidel K, Kirsch S, Lucht K, Zaade D, Reinemund J, Schmitz J, Klare S, Li Y, Schefe JH, Schmerbach K, Goldin-Lang P, Zollmann FS, Thöne-Reineke C, Unger T, Funke-Kaiser H: The Promyelocytic Leukemia Zinc Finger (PLZF) Protein Exerts Neuroprotective Effects in Neuronal Cells and is Dysregulated in Experimental Stroke. Brain Pathology 21: 31-43, 2011

Thoene-Reineke C, Rumschüssel K, Schmerbach K, Krikov M, Wengenmayer C, Godes M, Mueller S, Villringer A, Steckeling U, Namsolleck P, Unger T: Prevention and Intervention Studies with Telmisartan, Ramipril and Their Combination in Different Rat Stroke Models. PLoS One 6(8): e23646, 2011

Goa X, Patzak A, Sendeski M, Scheffer PG, Teerlink T, Sallstrom J, Fredholm BB, Persson AE, Carlstrom M: Adenosine A1 receptor deficiency diminishes afferent arteriolar and blood pressure responses during nitric oxide inhibition and angiotensin II treatment. Am J Physiol Regu, Integr and Comp Physiol. 301: R1669-R1681, 2011

Gericke A, Sniatecki JJ, Goloborodko E, Steege A, Zavaritskaya O, Vetter JM, Grus FH, Patzak A, Wess K. Pfeiffer N: Identification of the muscarinic acetylcholine receptor subtype mediating cholinergic vasodilation in murine retinal arterioles. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52: 7479-7484, 2011

Gericke A, Kordasz ML, Steege A, Sanbe A, Goloborodko E, Vetter JM, Patzak A, Pfeiffer N: Functional role of α 1-adrenoceptor subtypes in murine ophthalmic arteries. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52:4795-4799, 2011

Sendeski MM: The pathophysiology of renal tissue damage by iodinated contrast media. Clin Exp Pharmacol Physiol. (CEEP) 38: 292-299, 2011 

Gericke A, Sniatecki JJ, Mayer VG, Goloborodko E, Patzak A, Wess J, Pfeiffer N: Role of M1, M3 and M5 muscarinic acetylcholine receptors in cholinergic dilation of small arteries studied with gene-targeted mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 300: H1602-H1608, 2011 

Schildroth J, Rettig-Zimmermann J, Kalk P, Steege A, Fähling M, Sendeski M, Paliege A, Lai EY, Bachmann S, Persson PB, Hocher B, Patzak A: Endothelin type A and B receptors in the control of afferent and efferent arterioles in mice. Nephrol. Dialysis Transplant. 26: 779-789, 2011

Sendeski M, Patzak A, Persson PB: Constriction of the vasa recta, the vessels supplying the area at risk for acute kidney injury, by four different iodionated contrast media, evaluating ionic, non-ionic, monomeric and dimeric agents. Invest. Radiology 45: 453-457, 2010

Carlström M, Lai EY, Ma Z, Steege A, Patzak A, Eriksson UJ, Lundberg JO, Wilcox CS, Persson AEG: Superoxide dismutase 1 limits renal microvascular remodeling and attenuates arteriole and blood pressure responses to angiotensin II via modulation of nitric oxide bioavailability. Hypertension 56: 907-913, 2010

Cao C, Edwards A, Sendeski M, Lee-kwon W, Cui L, Cai CY, Patzak A, Pallone TL: Intrinsic nitric oxide and superoxide production regulates descending vasa recta contraction. Am J Physiol - Renal Physiol 299: F1056-F1064, 2010

Forschungsdatenbank

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