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Die Haupttodesursache bei Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz stellen kardiovaskuläre Ereignisse dar. Diese sind auf eine vaskuläre Kalzifizierung (VC) im Rahmen der CKD-MBD zurückzuführen. Pathophysiologisch scheinen im Rahmen der vaskulären Kalzifizierung u.a. TGF-ß1 und der Calcium-sensing Rezeptor eine tragende Rolle zu spielen. Calcimimetika, allosterische Modulatoren des Calcium-sensing Rezeptors, stellen hierbei in vitro einen möglichen Therapieansatz der vaskulären Kalzifizierung dar.
Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss von Calcimemitika und TGF-ß1 auf die vaskuläre Kalzifizierung zu untersuchen. Methodisch wurde hierfür ein in vitro Modell mittels Anzucht von humanen glatten Gefäßmuskelzellen (hVSMCs) aus koronararteriellen Gefäßen gewählt. Eine Simulation der CKD-MBD erfolgte durch Zugabe von Calcium und anorganischem Phosphat. Qualitative und quantitative Calciummessungen erfolgten durch eine von Kossa Färbung und ein O-Cresolphthalein-Complexon-Assay. Die Analyse der intrazellulären Signalkaskade erfolgte mittels Westernblot. Die Darstellung der Apoptose wurde durch einen TUNEL-Assay realisiert.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass in vitro das Calcimimetikum R568, wie auch TGF-ß1 als Einzelsubstanz die VC signifikant verringern konnten. Die Co-Inkubation von R568 mit TGF-ß1 führt jedoch zum Verlust der kalzifizierungsinhibierenden Wirkung der Einzelsubstanzen. Ursächlich zeigte sich hier eine Interferenz von R568 und TGF-ß1 im ERK 1/2 Signalkaskadeweg. So führte die Stimulation von hVSMCs mit R568 zu einer Aktivierung von ERK 1/2. Durch Co-Inkubation von R568 mit TGF-ß1 wird die R568 vermittelte ERK-Phosphorylierung inhibiert. Durch ERK-Inhibition wird wiederum die Wirkung von R568 auf die VC vollständig aufgehoben. Im TUNEL-Assay konnte zudem gezeigt werden, dass die Einzelsubstanzen R568 und TGF-ß1 zur Reduktion der Apoptose im Rahmen der VC führen, durch Co-Inkubation von R568 und TGF-ß1 der antiapoptotische Effekt jedoch wieder verloren ging.
Weitere Untersuchungen, insbesondere im Hinblick auf die intrazellulären Signalwege sind nötig, da der ERK 1/2 Signalkaskadeweg ein potentielles Ziel in der Behandlung der VC darstellt. Eine Übertragung der hier generierten Erkenntnisse sollte zudem im Tiermodell erfolgen.
Dieser Arbeit liegt das bislang ungeklärte Phänomen der Akkommodation bei ABO-inkompatiblen Nierentransplantationen zugrunde. Akkommodation bedeutet, dass es trotz ABO-Inkompatibilität nicht zu einer Transplantatabstoßung kommt, wenn bis etwa 14 Tage nach Transplantation die entsprechenden Blutgruppenantikörper unterdrückt werden. Nach diesem Zeitraum scheint es keine Rolle zu spielen, ob die Blutgruppenantikörper vorhanden sind.
In der vorliegenden Arbeit gingen wir von der Hypothese aus, dass die in den Endothelzellen des Transplantats exprimierten Blutgruppenantigene eine Hauptrolle in der Entwicklung der Akkommodation spielen. Als Modell für Endothelzellen nutzten wir humane venöse Nabelschnurendothelzellen (HUVEC) und inkubierten diese über 14 Tage in humanem blutgruppenfremden Serum, um die Situation einer blutgruppeninkompatiblen Nierentransplantation widerzuspiegeln. Wir testeten die Hypothese, dass nach Inkubation der HUVEC (Blutgruppe A) in blutgruppenfremdem Serum (Blutgruppe 0 und Blutgruppe B) eine Verminderung der Antigenmenge A auf der Oberfläche der Endothelzellen bzw. eine Änderung der A-Blutgruppenantigene der HUVEC hin zur Blutgruppe des fremden Serums (hier: Blutgruppe 0 bzw. B) auftritt. Letzteres konnten wir nicht nachweisen. Eine Verminderung der A-Antigene auf den HUVEC war in der Immunhistochemie nur tendenziell zu erkennen und erreichte keine Signifikanz. Da die Blutgruppenantigene Kohlenhydratstrukturen sind, untersuchten wir anschließend die Glycosyltransferasen, welche an der Produktion der Blutgruppenantigene aus der sog. H-Substanz beteiligt sind. In zwei der drei untersuchten Zelllinien sahen wir eine Aktivitätsminderung der Blutgruppen-Glycosyltransferasen (für das „Spender“-Antigen A) v.a. bei Inkubation in Serum der Blutgruppe 0, über den Zeitraum von 14 Tagen. Dies bedeutet, dass möglicherweise über einen längeren Zeitraum gesehen, die Produktion des A-Antigens abnimmt, wenn die entsprechende Glycosyltransferase in ihrer Aktivität gehemmt wird.
Zur Untersuchung der Antigene und der Glycosyltransferasen im Hinblick auf die Entstehung der Akkommodation findet sich in der Literatur wenig, sodass die vorliegende Arbeit hier einen Beitrag leistet.
Für Folgeversuche wäre die Untersuchung weiterer Zelllinien, auch anderer Blutgruppen, und über einen längeren Zeitraum als 14 Tage denkbar. Weitere Möglichkeiten wären die Verwendung primärer humaner Endothelzellen aus Nieren und die Gabe von Immunsuppressiva ins Zellkulturmedium.
Es wäre denkbar, dass die Beeinflussung der Antigenexpression auf dem Spenderorgan zu einem Überlebensvorteil transplantierter Patienten führen kann und weitere Forschungsergebnisse zu einer noch besseren Verträglichkeit der blutgruppeninkompatiblen Nierentransplantation führen können. Des Weiteren wäre es von enormem Nutzen, ein Medikament ähnlich der in der Literatur vermuteten Glycosyltransferase-Inhibitoren zu entwickeln, welches zu einer Dosisreduktion der verwendeten Immunsuppressiva und damit ebenfalls zu einer besseren Compliance und einem Überlebensvorteil des Transplantats führen kann.
Aging is an independent risk factor for hypertension, cardiovascular morbidity, and mortality. However, detailed mechanisms linking aging to cardiovascular disease are unclear. We studied the aging effects on the role of perivascular adipose tissue and downstream vasoconstriction targets, voltage-dependent KV7 channels, and their pharmacological modulators (flupirtine, retigabine, QO58, and QO58-lysine) in a murine model. We assessed vascular function of young and old mesenteric arteries in vitro using wire myography and membrane potential measurements with sharp electrodes. We also performed bulk RNA sequencing and quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction tests in mesenteric arteries and perivascular adipose tissue to elucidate molecular underpinnings of age-related phenotypes. Results revealed impaired perivascular adipose tissue-mediated control of vascular tone particularly via KV7.3–5 channels with increased age through metabolic and inflammatory processes and release of perivascular adipose tissue-derived relaxation factors. Moreover, QO58 was identified as novel pharmacological vasodilator to activate XE991-sensitive KCNQ channels in old mesenteric arteries. Our data suggest that targeting inflammation and metabolism in perivascular adipose tissue could represent novel approaches to restore vascular function during aging. Furthermore, KV7.3–5 channels represent a promising target in cardiovascular aging.