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Bluthochdruck gilt als einer der Hauptrisikofaktoren für die Progression einer chronischen Nierenerkrankung. Dem Erreichen einer suffizienten Blutdruckeinstellung zur Vermeidung des Voranschreitens einer chronischen Nierenerkrankung wird im klinischen Alltag eine hohe therapeutische Relevanz zugemessen, wobei Längsschnittdaten zur Auswirkung des Bluthochdruckes auf die Nierenfunktion bei Nierengesunden nur in geringer Zahl vorliegen. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, diesen Einfluss des Bluthochdruckes in einer nierengesunden Allgemeinbevölkerung über einen Zeitraum von 15 Jahren zu analysieren. Zur Bearbeitung der Fragestellung wurden Daten nierengesunder Teilnehmer der SHIP-Studie ausgewertet. Ausgehend von der Basiserhebung SHIP-0 (n=4042) bezogen wir die Ergebnisse aller 5-Jahres-Follow-up-Untersuchungen bis SHIP-3 mit ein. Unter Anwendung eines gemischten Modells wurde der Verlauf der Nierenfunktion zum einen alters- und geschlechtsadjustiert dargestellt sowie für die Expositionen „Phänotyp Hypertonie“ (definiert als erhöhter systolischer oder erhöhter diastolischer Blutdruck oder wenn mittels Selbstangabe im Interview die Frage nach Verschreibung eines Medikamentes gegen Bluthochdruck in den vergangenen 12 Monaten mit „Ja“ beantwortet wurde) und „systolischer Blutdruck“ (als kontinuierliche Variable) die Entwicklung der eGFR wie auch der ACR über die Zeit prädiziert. Die Modellprädiktion zeigte für die ersten vier Jahre der Studie für Hypertoniker (Jahr 0: 102.8ml/min; KI 102.3-103.3ml/min) höhere eGFR-Werte als für Nicht-Hypertoniker (Jahr 0: 101.2ml/min; KI 100.8-101.7ml/min), im zeitlichen Verlauf dann allerdings einen stärkeren Abfall der Nierenfunktion (-1,15 ml/min/Jahr bei Hypertonikern und -0,94 ml/min/Jahr bei Nicht-Hypertonikern) mit signifikant niedrigeren eGFR-Werten ab dem 14. Jahr der Beobachtungsdauer. Für die kontinuierliche Variable „systolischer Blutdruck“ sagte das Modell vergleichbare Ergebnisse voraus, d.h. für hohe systolische Blutdruckwerte auch eine höhere eGFR zu Untersuchungsbeginn mit entsprechend höherer jährlicher Verschlechterungsrate. Beziffert bedeutete das in diesem Modell beispielsweise bei einem systolischen Blutdruck von 110mmHg eine Verschlechterung der eGFR von -0,97 ml/min pro Jahr und bei einem systolischen Blutdruck von 150mmHg einen Abfall von -1,09 ml/min pro Jahr oder bei einem systolischen Blutdruck von 190mmHg wiederum ein Abfallrate von -1,21 ml/min pro Jahr. Für die Zielgröße ACR ließ sich eine Differenz in der Albuminurie zwischen Hypertonikern und Nicht-Hypertonikern bzw. in Abhängigkeit vom systolischen Blutdruck in der nierengesunden Allgemeinbevölkerung darstellen. Da die ACR nicht normalverteilt war, wurde diese Variable für Auswertungen, die eine Normalverteilung annehmen, logarithmiert. So hatten Hypertoniker im Modell im Schnitt um 0,20 mg/g höhere logarithmierte ACR Werte als Nicht-Hypertoniker. Zu SHIP-0 bzw. 15 Jahre später lag die ACR somit im Durchschnitt bei 10,2 (exp(2.32)) bzw. 16.8 mg/g (exp(2,82)) bei Hypertonikern und bei 8,3 mg/g (exp(2,12)) bzw. bei 13,7 mg/g (exp(2,62)) bei Nicht-Hypertonikern. Ein Einfluss auf die Dynamik der Albuminurieveränderung über die Zeit konnte jedoch weder für den „Phänotyp Hypertonie“ noch für die kontinuierliche Variable „systolischer Blutdruck“ nachgewiesen werden. Zusammenfassend konnte ein negativer Effekt von Bluthochdruck auf die eGFR-Entwicklung in der nierengesunden Allgemeinbevölkerung aufgezeigt werden. Dabei besteht auch eine Assoziation der Höhe des systolischen Blutdruckes auf die jährliche Verschlechterungsrate der eGFR. Dass zum Startzeitpunkt Hypertoniker nach Modellprädiktion eine signifikant bessere eGFR aufweisen, kann möglicherweise durch Hyperfiltrationseigenschaften der Niere erklärt werden („Brenner-Hypothese“). Die beschriebene erhöhte Proteinausscheidung bei Hypertonikern bzw. hohem systolischem Blutdruck unterstreicht deren diagnostische Bedeutung für die klinische Praxis der Früherkennung und Kontrolle von Nierenschädigungen.

Eine bösartige Neubildung der Niere kann von verschiedenem Gewebe der Niere ausgehen und das Nierenzellkarzinom stellt dabei mitsamt seinen Subentitäten die häufigste Neoplasie der Niere im Erwachsenenalter dar. Der derzeit einzige kurative Ansatz für die Behandlung maligner Nierentumoren ist die operative Tumorentfernung. Während früher die Nephrektomie die Therapie der Wahl darstellte, sollte heute für alle Patienten die Nierenteilresektion als nierenerhaltenes Verfahren bei Nierentumoren bis zu einer Größe von 7 cm angestrebt werden. Als Standardtherapie wurde zum Zeitpunkt dieser retrospektiven Datenanalyse die offen-chirurgische Operation empfohlen, wobei sich in den letzten Jahren ein Trend zum vermehrten Einsatz minimal-invasiver Techniken, wie der laparoskopischen Nierenteilresektion, zeigte. In dieser Arbeit wurden die onkochirurgischen Ergebnisse der laparoskopischen Nierenteilresektion mit dem etablierten Standard der offen-chirurgischen Nierenteilresektion bezüglich des präoperativen Status der Patienten sowie intra- und postoperativer Outcome-Parameter verglichen, um zu überprüfen, ob der laparoskopische Ansatz eine vergleichbare Alternative darstellt und die Patienten von diesem Verfahren profitieren können. Es wurden dazu in dieser retrospektiven Datenanalyse alle Patienten erfasst, die in dem Zeitraum vom 01.01.2010 bis zum 31.12.2013 unabhängig vom Dignitätsgrad des Tumors eine offen-chirurgische oder laparoskopische Nierenteilresektion in der urologischen Klinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Greifswald erhalten haben. Das Kollektiv umfasste 165 Patienten, von denen 59 (35,8 %) laparoskopisch und 106 (64,2 %) offen-chirurgisch operiert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Einführung der laparoskopischen Nierenteilresektion zur Behandlung von Nierentumoren in der Klinik und Poliklinik für Urologie der Universität Greifswald erfolgreich war und diese minimal-invasive Alternative zur offen-chirurgischen Nierenteilresektion zunehmend Anwendung fand. Heute zählt das laparoskopische Verfahren in Greifswald bereits zu den Standardverfahren im Rahmen der operativen Versorgung von Nierentumoren und zeigt ähnliche onkologische Ergebnisse im Vergleich zur offen-chirurgischen Technik. Bei Einsatz dieses Verfahrens können die Patienten von den Vorteilen bezüglich intra- und postoperativer Komplikationen (Harnhohlsystemeröffnungen, Wundheilungsstörungen, Nachblutungsrate und Transfusionsbedarf), Nierenfunktion und Rekonvaleszenzzeit profitieren. Diese fielen im Durchschnitt gegenüber der bisher eingesetzten offen-chirurgischen Methoden deutlich positiver für den Patienten aus. Ein entscheidender Nachteil bestand dabei in der längeren Ischämie- und Operationszeit, jedoch konnte bisher der kritische Grenzwert von 30 Minuten bei der Ischämiezeit ausnahmslos eingehalten werden und darüber hinaus näherten sich beide Zeiten sukzessive an die der offen-chirurgischen Methode an, da entsprechende Lerneffekte und Weiterentwicklungen stattfanden. Außerdem bedarf es aufgrund der hohen technischen Anforderungen ausreichender Expertise bei den Operateuren sowie einer sehr sorgfältigen Patienten- und Tumorselektion im Vorfeld. Im Hinblick auf onkochirurgische Langzeitergebnisse konnten in beiden Gruppen vergleichbare Ergebnisse hinsichtlich der 5-Jahres-Überlebensrate gezeigt werden. Für die laparoskopische Gruppe ergeben sich sogar günstigere Ergebnisse bezüglich des Auftretens von Lokalrezidiven und Fernmetastasen sowie des Anteils von Patienten mit Vollremission. Zukünftig wird die roboterassistierte Nierenteilresektion weiter an Bedeutung gewinnen, da diese im Vergleich zur laparoskopischen Nierenteilresektion Vorteile hinsichtlich Ischämie-und Operationszeit sowie Länge des Krankenhausaufenthaltes zeigte. Aktuell bewegt sich die Datenmenge und -qualität zu diesen organerhaltenen Operationen auf einem vergleichbaren Niveau und bedarf weiterer Studien. Zum damaligen Zeitpunkt blieb die offen-chirurgische Operation der bevorzugte Ansatz bei komplizierten Nierenneoplasien ohne erweiterte laparoskopische Expertise. In dieser Datenanalyse konnte jedoch gezeigt werden, dass die laparoskopische Methode die Prinzipien und Ergebnisse der offenen Chirurgie reproduzieren kann und die Vorteile einer minimal-invasiven Technik für Patienten nutzbar macht. Unabhängig von der Wahl des Verfahrens sollten die komplette Resektion des Tumors sowie die Reduktion der Ischämie auf das absolut notwendige Mindestmaß im Vordergrund stehen.

Einleitung Die Ausscheidung zahlreicher Medikamente über die Nieren erfordert bei Patienten mit CKD (chronic kidney disease) eine sorgfältige Dosisanpassung um Nebenwirkungen zu vermeiden. Ziel der Studie war es zu untersuchen, wie gut die verordnete Medikation bei Patienten mit CKD an die Nierenfunktion angepasst ist, welche Medikamente häufig fehlverordnet werden und Prädiktoren für Fehlverordnungen zu identifizieren. Methode In einer Querschnittstudie in 34 Hausarztpraxen in Vorpommern wurde die Medikation von Patienten mit einer CKD ≥ Stadium 3 auf Grundlage der Fachinformation und zusätzlich unter Berücksichtigung von Empfehlungen von Fachgesellschaften ausgewertet. Die verordneten Medikamente wurden mittels ATCCode erfasst. Es wurden kontraindizierte und überdosierte Verordnungen unterschieden. Prädiktive Faktoren für Fehlverordnungen wurden mittels logistischer Regressionsanalyse untersucht. Ergebnisse 589 Patienten (Ø 78 Jahre, 63 % weiblich) mit einer CKD ≥ Stadium 3 aus 34 Hausarztpraxen wurden eingeschlossen. Sie konnten in 52 % dem CKD Stadium 3a, 37 % dem CKD Stadium 3b und 10 % CKD Stadium 4 und 5 zugeordnet werden. Insgesamt wurden in den Medikationsplänen 5102 Verordnungen erfasst (94,6 % Dauermedikationen, 5,4 % Bedarfsmedikationen). Im Mittel nahm jeder Patient fast 9 verschiedene Wirkstoffe ein (Ø=8,66; SD=3,6). 4,2 % aller Verordnungen waren nach Auswertung der Fachinformationen in der gegebenen Dosierung kontraindiziert (2,1 %) oder überdosiert (2,1 %). Bei 173 Patienten (29 %) war mindestens eine Verordnung betroffen. Der Anteil der Fehlverordnungen sank unter Berücksichtigung von neueren Empfehlungen auf 3,5 %. Metformin, Methotrexat und Kaliumpräparate wurden häufig trotz Kontraindikation verordnet. Ramipril, Sitagliptin und Simvastatin in Kombination mit Ezetimib wurden häufig überdosiert. Wichtigste Prädiktoren für Fehlverordnungen waren CKD Stadium ≥ 3b und die Anzahl der verordneten Dauermedikamente. Schlussfolgerung Der Anteil der unangepassten Verordnungen war in Bezug auf die Gesamtmenge aller Verordnungen gering, trotzdem war ein Viertel aller Patienten von mindestens einer unangepassten Verordnung betroffen. Unter zusätzlicher Berücksichtigung von Empfehlungen von Fachgesellschaften sank die Zahl der Fehlverordnungen. Zur klinischen Relevanz der Fehlverordnungen fehlen aussagekräftige Daten und hier besteht weiterer Forschungsbedarf. Für ein besseres Monitoring der Verordnungsqualität von Medikamenten bei CKD in der Hausarztpraxis wird ein Konsens benötigt, der auf Fachinformationen, Empfehlungen von Fachgesellschaften und klinischer Relevanz basiert. Wegen des hohen Aufwands des Einzelabgleichs sollten sich Maßnahmen zur Qualitätssicherung auf Patienten mit CKD Stadium ≥ 3b, Patienten mit Polypharmazie und auf problematische Wirkstoffe konzentrieren.

Die dem Leben zugrundeliegenden Prozesse sind hochkomplex. Sie werden zu einem Großteil durch Proteine umgesetzt. Diese spielen eine tragende Rolle für die morphologische Struktur und Vielfalt sowie Spezifität der Fähigkeiten der verschiedenen Zelltypen. Jedoch wirken Proteine nicht isoliert für sich allein sondern indem sie miteinander oder mit anderen Molekülen in der Zelle (DNA, Metabolite, Signalstoffe etc.) wechselwirken. Gerät dieses Geflecht von aufeinander abgestimmten Wechselwirkungen aus dem Gleichgewicht, kann das eine Ursache für Erkrankungen sein. Die Kenntnis über fehlregulierte Interaktionen kann dabei helfen, die betreffende Krankheit besser zu verstehen und gegen sie zu intervenieren. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Identifizierung von solch differentiell regulierten Interaktionen. Im Rahmen der Arbeit wurde eine Methode mit dem Namen ExprEssence entwickelt, welche diejenigen Interaktionen in einem Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk identifiziert, die sich zwischen zwei verglichenen Zuständen (z.B. krank versus gesund) am stärksten unterscheiden. Ziel ist es, das Netzwerk auf die wesentlichen Unterschiede zwischen den zwei untersuchten Zuständen zu reduzieren. Hierzu werden Genexpressions- oder Proteomdaten der beiden Zustände in das bereits bestehende Netzwerk integriert. Aus diesen Daten wird die Stärke/Häufigkeit des Auftretens der einzelnen Interaktionen des Netzwerks geschätzt. Die Interaktionen, deren Interaktionsstärken sich zwischen den betrachteten Zuständen am stärksten unterscheiden, werden beibehalten – die restlichen Interaktionen werden verworfen. Dies ergibt ein verkleinertes Subnetzwerk, das aus jenen Interaktionen besteht, die am stärksten differentiell reguliert sind. Diese Interaktionen und ihre Proteine sind Kandidaten für eine Erklärung der biologischen Unterschiede der betrachteten Zustände auf molekularem Niveau. Die Methode wurde auf verschiedene biologische Fragestellungen angewandt und mit anderen ähnlichen Methoden verglichen. Bei der Untersuchung der Unterschiede zwischen Erfolg und Misserfolg einer chemotherapeutischen Brustkrebstherapie konnte beispielsweise gezeigt werden, dass das mit ExprEssence erstellte Subnetzwerk einen stärkeren Bezug zu den bereits bekannten Therapieerfolg-relevanten Mechanismen aufweist als die Methoden, mit denen ExprEssence verglichen wurde. Weiterhin wurde im Subnetzwerk eine möglicherweise für den Therapieerfolg relevante Interaktion identifiziert, die in diesem Zusammenhang bisher nicht betrachtet wurde. Deren Bedeutung konnte in der experimentellen Nachverfolgung weiter untermauert werden. Einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit bildete die Untersuchung des Interaktoms eines spezialisierten Zelltyps der Niere – des Podozyten. Dieser Zelltyp ist essentiell für die Filtrationskompetenz der Niere. Ein Interaktionsnetzwerk mit spezifisch für den Podozyten relevanten Interaktion gib es bisher nicht. Daher wurde ein Podozyten-spezifisches Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk aus wissenschaftlichen Veröffentlichungen zusammengestellt und öffentlich verfügbar gemacht. Genexpressionsdaten vielfältiger Art, beispielsweise von Podozyten in verschiedenen Entwicklungsstadien oder in Zellkultur, wurden in das Netzwerk integriert und mit ExprEssence analysiert. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass die Dedifferenzierung von in Kultur gehaltenen Podozyten nicht dem Umkehrweg der zuvor durchlaufenen Differenzierung entspricht. Neben ExprEssence wurde weitere Software entwickelt, die die Anwendbarkeit von ExprEssence erweitert – MovieMaker und ExprEsSector. Mit MovieMaker werden die Übergänge zwischen den betrachteten Zuständen nachvollziehbarer visualisiert. ExprEsSector bildet die Vereinigungs- und Schnittmengen-Netzwerke von ExprEssence-Subnetzwerken. So können beispielsweise verschiedenen Krankheiten gemeinsame Veränderungen vom Normalzustand identifiziert werden. Ist für eine Krankheit bereits ein Therapieansatz vorhanden, der auf eine fehlregulierte Interaktion einwirkt, und ist diese Interaktion auch in der anderen Krankheit gleichartig differentiell reguliert, kann geprüft werden, ob diese Therapie auf die zweite Krankheit übertragen werden kann. Neben der Vorstellung und Diskussion der erzielten Ergebnisse, wird auch auf methodisch bedingte Nachteile eingegangen. Es werden Strategien aufgezeigt, wie die negativen Einflüsse möglichst minimiert werden können oder wie sie bei der Bewertung der Ergebnisse zu berücksichtigen sind. In Anbetracht der immer schneller ansteigenden Menge biologischer Daten ist es eine wesentliche Herausforderung geworden, aus diesen die essentiellen Informationen zu extrahieren. Der integrative Ansatz der Verknüpfung von Informationen verschiedener Quellen wurde mit ExprEssence und den Erweiterungen MovieMaker und ExprEsSector in einem Konzept zur Identifizierung zustandsrelevanter molekularer Mechanismen in intuitiv leicht erfassbarer Form umgesetzt.

Das Zusammenspiel von Transportproteinen in den Nieren, der Leber und im Intestinaltrakt ist notwendig für die effiziente Elimination von potentiell giftigen Metaboliten und die Erhaltung von essentiellen Metaboliten für den Organismus. Dabei spielen die Effluxmechanismen der Multidrug Resistance-related Proteine (Mrp) eine wichtige Rolle in der Absorption, Verteilung und Elimination von endogenen und xenobiotischen Substanzen. In den Epithelzellen des Nierentubulus sind Mrp2 (Abcc2) und Mrp4 (Abcc4) apikal exprimiert während sich Mrp3 (Abcc3) in der basolateralen Membran befindet. Die Rolle der Mrp-Transporter in der Regulation des zellulären Redoxstatus ist noch nicht aufgeklärt. Die systemische Mrp2-Defizienz induziert die mRNA-Expression antioxidativer Proteine in der Niere. Auch die Aktivität des sympathischen Nervensystems ist wichtig für die Nierenfunktion. Der Einfluss der renalen Innervation auf den Transport organischer Ionen ist bisher kaum untersucht. In der vorliegenden Arbeit sollte die Hypothese getestet werden, dass das sympathische Nervensystem einen Einfluss auf die Expression und Funktion der Mrp-Transporter hat. Zunächst sollte nach renaler Denervation von Lewisratten und kongenen Mrp2-defizienten Ratten die Transporterexpression und -funktion von Mrp2 und Mrp4 bestimmt werden. Weiterführend sollte als Modell für eine Nierenschädigung die 5/6-Nephrektomie nach drei bzw. sieben Wochen beschrieben und der Einfluss der renalen Denervation auf die Expression von Mrp2, Mrp3 und Mrp4 bestimmt werden. Ein anderer Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Rolle von Mrp2 bei der zellulären Redoxregulation unter nephrotoxischen Bedingungen. Es wurde die Hypothese getestet, dass die renale Mrp2-Defizienz eine akute CsA-induzierte Nephrotoxizität verstärkt. Die kongene Transplantation von Mrp2-defizienten Nieren auf Wildtypempfänger (Lewisratten) erzeugte eine isolierte renale Mrp2-Defizienz. Als Kontrollen dienten syngene Transplantationen unter Lewisratten. Die Tiere wurden für eine Woche mit CsA in einer immunsuppressiv wirkenden Dosis bzw. einer zusätzlich nephrotoxisch wirkenden Dosis oder mit einer Placebodiät behandelt. Zur Überprüfung der Hypothesen wurde die Transporterfunktion durch Clearance-Messungen und die Transporterexpression durch Real-time PCR, Western blot und Immunhistologie untersucht. Darüber hinaus charakterisierte ein PCR-Array das nephrotoxisch-veränderte Expressionsmuster. Außerdem wurden Enzymaktivitäten durch Lucigenin-verstärkte Chemilumineszenz und fotometrische Enzymaktivitätsassays sowie die Glutathionkonzentration fotometrisch ermittelt. Die renale Denervation ohne Reduktion der Nierenmasse hatte keinen Einfluss auf die Transporterexpression und -funktion von Mrp2 und Mrp4 in der Niere. Die 5/6-Nephrektomie führte zu erhöhten Mrp2- und Mrp4-mRNA-Gehalten und zu einem reduzierten Mrp3-Proteingehalt im renalen Kortexgewebe. Durch zusätzliche renale Denervation bei 5/6-Nephrektomie war der mRNA-Gehalt von Mrp3 signifikant erhöht. Bei 5/6-Nephrektomie war nach drei Wochen ein erhöhter Glutathionquotient als Indikator für oxidativen Stress im Nierengewebe messbar, der durch die renale Denervation signifikant reduziert wurde. Sieben Wochen nach der Denervation bei 5/6-Nephrektomie war die Expression und Lokalisation der Mrp-Transporter nicht verändert. Des Weiteren war zu diesem Zeitpunkt der renale Gesamtglutathiongehalt unabhängig von der renalen Denervation reduziert. Nach sieben Wochen vermehrt auftretende Hydronephrosen im Nierenkortex lassen sich als ein histologisches Anzeichen für einen Nierenschaden deuten. Die durch CsA-Behandlung höheren mRNA-Gehalte der UDP-Glucuronosyltransferase 1a6 und der Glutathionperoxidase 2 waren im Falle einer nierenspezifischen Mrp2-Defizienz zusätzlich erhöht. Dieser Effekt und auch der durch Mrp2-Defizienz erhöhte mRNA-Gehalt des Cytochroms 1a1 weisen auf eine erhöhte metabolische und oxidative Belastung im Transplantatgewebe durch das Fehlen von Mrp2 bei CsA-induzierter Nephrotoxizität hin. Durch die Behandlung mit CsA trat dosisabhängig ein erhöhter Glutathionquotient im Transplantatgewebe auf. Die nierenspezifische Mrp2-Defizienz führte nicht zu einem signifikant erhöhten Glutathionquotienten. Eine mögliche funktionelle Redundanz anderer renaler Transporter wie Mdr1 könnte den Effekt der Mrp2-Defizienz limitieren. In dieser Arbeit konnte eine mit oxidativem Stress assoziierte Abhängigkeit des mRNA-Gehalts des basolateralen Transporters Mrp3 vom sympathischen Nervensystem unter Reduktion der Nierenmasse nachgewiesen werden. Außerdem verstärkt die renale Mrp2-Defizienz nicht die akute CsA-induzierte Nephrotoxizität, was möglicherweise auf eine kompensatorische Induktion der Glutathionperoxidase 2, der UDP-Glucuronosyl-transferase 1a6 oder des renalen Transporters Mdr1 zurückgeht.