< Terug naar vorige pagina
Project
Autosomaal dominante polycystische nierziekte: Een translationele benadering
Autosomaal dominante polycystische nierziekte (autosomal dominant polycystic kidney disease: ADPKD) is de meest voorkomende monogenetische aandoening. De ziekte leidt uiteindelijk tot terminaal nierfalen. ADPKD wordt veroorzaakt door verlies-van-functie mutaties in de PKD1-</> (85%) of PKD2-</>genen (15%) die voor respectievelijk polycystine-1 (PC1) en -2 (PC2) coderen. Patiënten met PKD2</>-mutaties hebben een milder fenotype en ontwikkelen terminaal nierfalen ~ 20 jaar later dan deze met PKD1</>-mutaties. Bevindingen uit klinisch en fundamenteel onderzoek suggereren een aantal mogelijke mechanismen die kunnen leiden tot de vorming van cysten in ADPKD. De voornaamste betrokken signaalwegen zijn Ca2+, het proteïnekinase mTOR waarop het medicijn rapamycine in inwerkt, en cAMP. Cellen uit cysten van ADPKD-patiënten worden gekenmerkt door veranderingen in de cellulaire Ca2+-signalen en een verlaagde cytosolische Ca2+-concentratie in rust. Daarnaast zijn de mTOR-activiteit en de cAMP-concentratieverhoogd in verschillende diermodellen van ADPKD. Op basis van deze cellulaire mechanismen werden nieuwe medicijnen uitgetest in in vitro</> enin vivo</> modelsystemen om de vorming van cysten te vertragen. Echter,de meeste klinische studies zijn beperkt door onvoldoende power, korte follow-up, grote verschillen in resterende nierfunctie, doseringen met onvoldoende farmacologische effecten en onzekere concentratie in de doelwitorganen. Bovendien is er een onevenwicht tussen het werkelijk gunstigeeffect van de gebruikte geneesmiddelen en de mogelijke bijwerkingen. Erzijn dus doseringsstrategieën nodig om het gebruik van deze drugs te optimaliseren. Ook screening van patiënten in gezinnen met een familiale geschiedenis van ADPKD blijft een controversieel gegeven. De argumenten tegen een dergelijke screening zijn enerzijds de eventuele psychologischestress en het onvermogen om een ziekte- of levensverzekering te kunnen afsluiten als ADPKD wordt gedetecteerd en, anderzijds, het ontbreken vaneffectieve behandelingen om de cystevorming en -groei te voorkomen. </>
In dit werk hebben we aangetoond dat de aanwezigheid van zowel PC1 als PC2 noodzakelijk zijn om de inositoltrisfosfaatreceptor, een algemeen voorkomend Ca2+-vrijzettingskanaal, te stimuleren. Beide PCs interageren met elkaar en kunnen als actief signaalcomplex de cellulaire Ca2+-homeostase beïnvloeden. Daarnaast hebben wij nieuwe opvallende verschillen gevonden in de effecten van PC1- of PC2-deficiëntie op cellulaire signaalpatronen. De vrije cytosolische Ca2+-concentratie was verlaagd in PC1-deficiënte cellen tegenover een kleine verhoging in PC2-deficiënte cellen. In tegenstelling tot PC1-deficiënte cellen vertoonden PC2-deficiënte cellen geen inhibitie van het AMP-afhankelijke proteïnekinase (AMPK), noch activering van het mTORC1-proteïnekinase. De effecten op de ERK1/2- en Akt-activiteitwaren niet verschillend in PC1- en PC2-deficiënte cellen. Vervolgens hebben we deze nieuwe inzichten gebruikt om de rapamcyine-geïnduceerde inhibitie van de overmatige mTORC1-activiteit in PC1-deficiënte cellen te versterken door stimulatie van de AMPK-activiteit, dat een endogene negatieve regulator is van mTORC1. Metformine, een geneesmiddel dat reeds gebruikt wordt voor de behandeling van diabetes type 2, activeert AMPK en werd hier uitgetest in een ADPKD-celmodel. Onze gegevens toonden een synergistisch effect aan: een combinatie van rapamycine en metformine bleek veel efficiënter om de mTOR-activiteit in PC1-deficiënte cellen te onderdrukken dan rapamycine of metformine alleen. Deze bevindingen kunnen nieuwe therapeutische strategieën mogelijk maken om het effect van rapamycine te versterken in PC1-deficiënte cellen met een geneesmiddel dat reedsklinisch gebruikt wordt. Op deze wijze zouden lagere dosissen van rapamycine kunnen gebruikt worden bij patiënten met PKD1</>-mutaties teneindede eventuele negatieve gevolgen van deze drug te vermijden zonder de klinische uitkomst te verminderen. </>
Bovendien toonden we aan dat de morbiditeit bij kinderen die gediagnosticeerd werden met ADPKD door screening en diegenen die reeds symptomen hadden, vergelijkbaar was. Daarom hebben we gewezen op de noodzaak van het screenen van kinderen met een familiegeschiedenis van ADPKD, om hun bloeddruk en eventuele albuminurie op te volgen, en een vroege, geschikte behandeling te starten om deze risicofactoren aan te pakken en zo de cardiovasculaire risico's te minimaliseren. </>
Onze resultaten bieden nieuwe mechanistische inzichten en wijzen daarbij op verschilpunten in de moleculaire mechanismen van ADPKD geassocieerd met ofwel PKD1-</> of PKD2-</>mutaties. Deze bevindingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van geoptimaliseerde patiënt-gebaseerde nieuwe therapieën in toekomstige klinische studies. Ze pleiten ook voor een goede selectie van patiënten met een karakterisering van hun genetische achtergrond en het includeren van jonge patiënten vooraleer onherstelbare schade is opgetreden. Bovendien zou een combinatie van lage dosissen van verschillende medicijnen een synergistisch effect kunnen opleveren, wat een veiligere, levenslange behandeling voor ADPKD-patiënten kan bieden met minimale bijwerkingen.</>
</>
</>
In dit werk hebben we aangetoond dat de aanwezigheid van zowel PC1 als PC2 noodzakelijk zijn om de inositoltrisfosfaatreceptor, een algemeen voorkomend Ca2+-vrijzettingskanaal, te stimuleren. Beide PCs interageren met elkaar en kunnen als actief signaalcomplex de cellulaire Ca2+-homeostase beïnvloeden. Daarnaast hebben wij nieuwe opvallende verschillen gevonden in de effecten van PC1- of PC2-deficiëntie op cellulaire signaalpatronen. De vrije cytosolische Ca2+-concentratie was verlaagd in PC1-deficiënte cellen tegenover een kleine verhoging in PC2-deficiënte cellen. In tegenstelling tot PC1-deficiënte cellen vertoonden PC2-deficiënte cellen geen inhibitie van het AMP-afhankelijke proteïnekinase (AMPK), noch activering van het mTORC1-proteïnekinase. De effecten op de ERK1/2- en Akt-activiteitwaren niet verschillend in PC1- en PC2-deficiënte cellen. Vervolgens hebben we deze nieuwe inzichten gebruikt om de rapamcyine-geïnduceerde inhibitie van de overmatige mTORC1-activiteit in PC1-deficiënte cellen te versterken door stimulatie van de AMPK-activiteit, dat een endogene negatieve regulator is van mTORC1. Metformine, een geneesmiddel dat reeds gebruikt wordt voor de behandeling van diabetes type 2, activeert AMPK en werd hier uitgetest in een ADPKD-celmodel. Onze gegevens toonden een synergistisch effect aan: een combinatie van rapamycine en metformine bleek veel efficiënter om de mTOR-activiteit in PC1-deficiënte cellen te onderdrukken dan rapamycine of metformine alleen. Deze bevindingen kunnen nieuwe therapeutische strategieën mogelijk maken om het effect van rapamycine te versterken in PC1-deficiënte cellen met een geneesmiddel dat reedsklinisch gebruikt wordt. Op deze wijze zouden lagere dosissen van rapamycine kunnen gebruikt worden bij patiënten met PKD1</>-mutaties teneindede eventuele negatieve gevolgen van deze drug te vermijden zonder de klinische uitkomst te verminderen. </>
Bovendien toonden we aan dat de morbiditeit bij kinderen die gediagnosticeerd werden met ADPKD door screening en diegenen die reeds symptomen hadden, vergelijkbaar was. Daarom hebben we gewezen op de noodzaak van het screenen van kinderen met een familiegeschiedenis van ADPKD, om hun bloeddruk en eventuele albuminurie op te volgen, en een vroege, geschikte behandeling te starten om deze risicofactoren aan te pakken en zo de cardiovasculaire risico's te minimaliseren. </>
Onze resultaten bieden nieuwe mechanistische inzichten en wijzen daarbij op verschilpunten in de moleculaire mechanismen van ADPKD geassocieerd met ofwel PKD1-</> of PKD2-</>mutaties. Deze bevindingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van geoptimaliseerde patiënt-gebaseerde nieuwe therapieën in toekomstige klinische studies. Ze pleiten ook voor een goede selectie van patiënten met een karakterisering van hun genetische achtergrond en het includeren van jonge patiënten vooraleer onherstelbare schade is opgetreden. Bovendien zou een combinatie van lage dosissen van verschillende medicijnen een synergistisch effect kunnen opleveren, wat een veiligere, levenslange behandeling voor ADPKD-patiënten kan bieden met minimale bijwerkingen.</>
</>
</>
Datum:5 jan 2009 → 13 dec 2012
Trefwoorden:polo-like kinase-1, apoptosis, polycystic kidney disease, ADPKD, mTOR, Ca2+ signalling, Autophagy
Disciplines:Fysiologie, Biofysica
Project type:PhD project