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Antisense-Oligonukleotide zur Therapie der Mukoviszidose

Inhibition der ENaC-vermittelten Natriumabsorption in humanen Nasenepithelzellen

Antisense oligonucleotides for therapy of cystic fibrosis

Inhibition of sodium absorption mediated by ENaC in nasal epithelial cells

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Zusammenfassung

Hintergrund

Der Erbkrankheit Mukoviszidose („cystic fibrosis“, CF) liegt neben einer reduzierten Chloridsekretion über den „cystic fibrosis transmembrane conductance regulator“ (CFTR) auch eine Na+-Hyperabsorption über den amiloridsensitiven epithelialen Na+-Kanal (ENaC) zugrunde. Mutationen des CFTR sind ursächlich für die Bildung eines zähflüssigen Mukus und eine gestörte mukoziliäre Reinigung im respiratorischen Trakt.

Material und Methoden

Innerhalb dieses Projekts sollte die Inhibierung der Na+-Hyperabsorption durch Antisense-Oligonukleotide (AON) erreicht werden. Für funktionale Untersuchungen wurden Monolayer humaner Nicht-CF- und CF-Nasenepithelzellen mittels Ussing-Kammer-Messungen analysiert. Zur Charakterisierung der AON-Wirkung auf Proteinebene wurden Western-Blot-Analysen durchgeführt.

Ergebnisse

Die AON-Transfektion verringerte die Na+-Absorption über den ENaC in Nicht-CF- und in CF-Zellen deutlich. Außerdem zeigten Western-Blot-Analysen eine Reduzierung des ENaC-Proteins in den mit AON-transfizierten Nicht-CF-Zellen.

Schlussfolgerung

Die Reduktion der ENaC-vermittelten Na+-Absorption mit spezifischen AON eröffnet eine neue Perspektive, die krankhafte Na+-Hyperabsorption bei CF-Patienten gezielt zu regulieren.

Abstract

Background

The genetic disease cystic fibrosis (CF) is characterised by reduced chloride secretion mediated by the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) and Na+ hyperabsorption through amiloride-sensitive epithelial sodium channels (ENaC). Mutations in CFTR cause the accumulation of thick mucus and dysfunction of mucociliary clearance in the respiratory tract.

Material and Methods

In this project it was investigated whether Na+ hyperabsorption is inhibited by the use of antisense oligonucleotides (AON). For functional analyses monolayers of human non-CF and CF nasal epithelial cells were measured in modified Ussing chambers. To analyse the AON effects on the protein level Western blotting analyses were carried out.

Results

AON transfection significantly inhibits Na+ absorption via ENaC in non-CF and CF cells. Furthermore, Western blot analyses demonstrate a suppression of the ENaC protein in AON transfected human non-CF cells.

Conclusion

The inhibition of ENaC associated Na+ absorption by specific AON could offer a new perspective for the regulation of the Na+ hyperabsorption in CF patients.

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Literatur

  1. Achenbach TV, Brunner B, Heermeier K (2003) Oligonucleotide-based knockdown technologies: antisense versus RNA interference. Chembiochem 4:928–935. doi:10.1002/cbic.200300708

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  2. Akhtar S (1998) Antisense technology: selection and delivery of optimally acting antisense oligonucleotides. J Drug Target 5:225–234

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  3. Akhtar S, Hughes MD, Khan A et al (2000) The delivery of antisense therapeutics. Adv Drug Deliv Rev 44:3–21. doi:10.1016/S0169-409X(00)00080-6

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  4. Bangel N, Dahlhoff C, Sobczak K et al (2008) Upregulated expression of ENaC in human CF nasal epithelium. J Cyst Fibros 7:197–205. doi:10.1016/j.jcf.2007.07.012

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  5. Blank U, Glanz H, Eistert B et al (1996) Benzamil und Mukoviszidose: Primärkultur der Nasenschleimhaut als elektrophysiologisches In-vitro-Modell. HNO 44:172–177

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  6. Blank U, Rückes C, Clauss W et al (1997) Cystic fibrosis and non-cystic fibrosis human nasal epithelium show analogous Na+ absorption and reversible block by phenamil. Pflügers Arch -Europ. J Physiol 434:19–24

    CAS  Google Scholar 

  7. Carroll TP, Schwiebert EM, Guggino WB (1993) CFTR: structure and function. Cell Physiol Biochem 3:388–399. doi:10.1159/000154700

    Article  CAS  Google Scholar 

  8. Coutelle C, Bigger B (2001) Gene therapy of cystic fibrosis; review of completed clinical stud. Internist (Berl) 42:1346. doi:10.1007/s001080170056

    Google Scholar 

  9. Crooke ST (2004) Antisense strategies. Curr Mol Med 4:465–487. doi:10.2174/1566524043360375

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  10. Gruenert DC, Finkbeiner WE, Widdicombe JH (1995) Culture and transformation of human airway epithelial cells. Am J Physiol 268:L347–L360

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  11. Hofmann T, Stutts MJ, Ziersch A et al (1998) Effects of topically delivered benzamil and amiloride on nasal potential difference and sodium absorption in cystic fibrosis respiratory epithelium. Am J Respir Crit Care Med 157:1844–1849

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  12. Knowles MR, Carson JL, Collier AM, Boucher RC (1981) Measurements of nasal transepithelial electric potential differences in normal human subjects in vivo. Am Rev Respir Dis 124:484–490

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  13. Mall M, Grubb BR, Harkema JR et al (2004) Increased airway epithelial Na+ absorption produces cystic fibrosis-like lung disease in mice. Nat Med 10:487–493. doi:10.1038/nm1028

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  14. Quinton PM (1999) Physiological basis of cystic fibrosis: a historical perspective. Physiol Rev 79:S3–S22

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  15. Rückes-Nilges C, Glanz H, Weber U et al (1999) Ionentransporte über die Nasen- und Nasennebenhöhlenschleimhaut bei Mukoviszidose und chronischer Sinusitis. HNO 47:157–166. doi:10.1007/s001060050375

    Article  PubMed  Google Scholar 

  16. Rückes-Nilges C, Weber U, Lindemann H et al (1999) Minor role of Cl− secretion in non-cystic fibrosis and cystic fibrosis human nasal epithelium. Cell Physiol Biochem 9:1–11. doi:10.1159/000016298

    Article  PubMed  Google Scholar 

  17. Smith JJ, Travis SM, Greenberg EP, Welsh MJ (1996) Cystic fibrosis airway epithelia fail to kill bacteria because of abnormal airway surface fluid. Cell 85:229–236. doi:10.1016/S0092-8674(00)81099-5

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  18. Stein CA (1996) Exploiting the potential of antisense: beyond phosphorothioate oligodeoxynucleotides. Chem Biol 3:319–323. doi:10.1016/S1074-5521(96)90113-1

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  19. Tomkiewicz RP, App EM, Zayas JG et al (1993) Amiloride inhalation therapy in Cystic fibrosis. Am Rev Respir Dis 148:1002–1007

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  20. Wagner RW (1994) Gene inhibition using antisense oligodeoxynucleotides. Nature 372:333–335. dosi:10.1038/372333a0

    Google Scholar 

  21. Wagner RW, Matteucci MD, Grant D et al (1996) Potent and selective inhibition of gene expression by an antisense heptanucleotide. Nat Biotechnol 14:840–844. doi:10.1038/nbt0796-840

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

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Danksagung

Wir danken Dr. Kristina Kusche-Vihrog für die hilfreichen Diskussionen und vielseitigen Anregungen. Weiterhin gilt ein Dank Julia Erdelkamp für ihre Hilfe bei der experimentellen Durchführung. Ferner danken wir Frau Prof. Dr. Claudia Rudack (HNO-Klinik, Uniklinik Münster), Claudia Rückes-Nilges (Kinderklinik, Justus-Liebig-Universität, Gießen) und Dr. Hartmut Winzer sowie Dr. Helmut Beckmann (Maria-Josef-Hospital, Greven) für die freundliche Bereitstellung der Gewebeproben. Diese Studie wurde gefördert von dem Mukoviszidose-Förderverein Gießen und von der Deutschen Förderungsgesellschaft zur Mukoviszidoseforschung.

Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Institut für Tierphysiologie, Westfälische Wilhelms-Universität, Hindenburgplatz 55, 48143, Münster, Deutschland

    K. Sobczak, N. Bangel-Ruland, J. Semmler & W.-M. Weber

  2. Pädiatrische Pneumologie und Allergologie, Mukoviszidose-Zentrum, Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Marburg, Deutschland

    H. Lindemann

  3. HNO-Zentrum Münsterland, Münster, Deutschland

    R. Heermann

Authors
  1. K. Sobczak
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  2. N. Bangel-Ruland
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  3. J. Semmler
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  4. H. Lindemann
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  5. R. Heermann
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  6. W.-M. Weber
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Sobczak, K., Bangel-Ruland, N., Semmler, J. et al. Antisense-Oligonukleotide zur Therapie der Mukoviszidose. HNO 57, 1106–1112 (2009). https://doi.org/10.1007/s00106-009-1957-5

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