DUTCH SUMMARY
NEDERLANDSE SAMENVATTING
Dutch Summary / Nederlandse Samenvatting
Sinds de ontdekking van de ADAM eiwitfamilie, twee decennia geleden, heeft het ADAM onderzoek zich voornamelijk gericht op de genetische en biochemische aspecten van deze eiwitten. De best gekarakteriseerde functie van ADAMs is “protein ectodomain shedding”: het losknippen van eiwitten (groeifactoren, cytokines of adhesiemoleculen) van de celmembraan. Deze knipfunctie (“Pacman activiteit”) is belangrijk, omdat de membraangebonden vorm van een eiwit, in tegenstelling tot de losgeknipte vorm, veelal inactief is. Doordat de knipfunctie van ADAMs de beschikbaarheid van bijvoorbeeld groeifactoren voor hun receptoren moduleert, staan ADAMs bekend als belangrijke regulatoren van receptorgestuurd celgedrag (hoofdstuk 2). Over de knipfunctie van ADAM eiwitten is in de wetenschappelijke literatuur uitgebreid geschreven. Echter, over de betrokkenheid van ADAMs bij de ontstaanswijze en progressie van humane ziekten is nauwelijks iets bekend. Er zijn nagenoeg geen gegevens beschikbaar over de distributie en functionele activiteit van ADAMs in de nier. Het doel van dit proefschrift is om de mogelijke betrokkenheid te onderzoeken van ADAM17 en ADAM19 in de fysiologie van de nier en de pathofysiologie van nierziekten. ADAM17 en ADAM19 zijn ADAM familieleden die ontdekt zijn als knippers van groeifactoren die aan de EGF receptor (EGFR) kunnen binden. Voorbeelden van substraten die door ADAM17 worden geknipt zijn de EGFR liganden TGF-! en HB-EGF. Wanneer één van deze groeifactoren beschikbaar komt voor de EGFR, en hieraan bindt, treedt er activatie van de receptor op. Dit resulteert in intracellulaire signaaltransductie, hetgeen weer leidt tot het afschrijven van genen en de productie van eiwitten. Het totaal van processen dat volgt op EGFR activatie reguleert het celgedrag en kan leiden tot onder meer groei, migratie en proliferatie van cellen. De EGFR speelt op deze manier een rol in het ontstaan en in stand houden van ziekteprocessen. ADAMgemedieerd knippen van EGFR liganden kan worden geïnduceerd door factoren die aan Gproteïne gekoppelde receptoren (GPCRs) kunnen binden, zoals angiotensine-II dat aan de AT1 receptor bindt. De totale cascade van GPCR-geïnduceerde, ADAM-gemedieerde activatie van de EGFR wordt “transactivatie” genoemd. Op het gebied van de nier blijkt de EGFR betrokken bij normale orgaanontwikkeling gedurende de embryogenese. Bij dierexperimentele nierziekten zorgt farmacologische remming van de EGFR, maar ook farmacologische remming van ADAM17, voor een betere uitkomst wat betreft nierschade en nierfunctie. Deze studies wijzen erop dat remming van de EGFR en ADAM17 van waarde zou kunnen zijn in de behandeling van humane nierziekten (hoofdstuk 3). Tot op heden zijn er in de literatuur geen gegevens beschikbaar over de distributie van ADAM17 in de humane nier. Daarom onderzochten we in hoofdstuk 4 de expressie van ADAM17 tijdens de foetale nierontwikkeling, in de gezonde volwassen nier en in verschillende humane nierziekten. ADAM17 bleek sterk tot expressie te komen in de zich ontwikkelende structuren van de foetale nier. In volwassen, gezonde nieren was er zwakke ADAM17 expressie, behoudens de distale tubuli, die sterke expressie lieten zien. In vergelijking met normale gezonde nieren was ADAM17 sterk opgereguleerd in verschillende humane nierziekten, waaronder diabetische nefropathie, hypertensieve nefropathie en membraneuze glomerulopathie. Een toename van ADAM17 expressie in de verschillende nierstructuren was niet geassocieerd met één nierziekte in
210
Dutch Summary / Nederlandse Samenvatting
het bijzonder, maar bleek onafhankelijk van de nierziekte geassocieerd met toegenomen histologische nierschade en verminderde nierfunctie. In dezelfde studie hebben we door het bestuderen van opeenvolgende weefselcoupes van nierweefsel gevonden dat ADAM17 en TGF!, één van de EGFR liganden en tevens substraat voor ADAM17, colocaliseren in weefselgebieden met interstitiële fibrose. Vervolgens hebben we in gekweekte niercellen laten zien dat farmacologische ADAM17 remming resulteert in een sterk verminderd losknippen van TGF-! en in verminderde proliferatie van cellen. In de daarop studie hebben we het ADAM17 expressiepatroon bestudeerd in getransplanteerde nieren. In vergelijking met gezonde nieren bleek ADAM17 sterk opgereguleerd in het nierweefsel van patiënten met chronische niertransplantatieschade. Evenals in de studie van verschillende humane nierziekten in hoofdstuk 4 vonden we sterke ADAM17 expressie in getransplanteerde nieren met ernstige histologische schade. Hiernaast vonden we gecolocaliseerde expressie van ADAM17 en HB-EGF, één van de EGFR liganden en tevens substraat voor ADAM17, in gebieden met interstitiële nierfibrose. Farmacologische remming van ADAM17 in gekweekte glomerulaire mesangiale cellen zorgde voor verminderd knippen van HB-EGF. Om te onderzoeken of ADAM17 een functionele rol speelt in het ontstaan van nierschade hebben we de effecten bestudeerd van farmacologische ADAM17 remming in een rattenmodel van eenzijdige ischemie-reperfusie schade van de nier, een diermodel dat de eerste fase van niertransplantatie nabootst. Dagelijkse injectie van een ADAM17 remmer resulteerde in verminderde aanwezigheid van macrofagen op dag 4 na de start van ischemie-reperfusie. Echter, dit had geen effect op de belangrijkste uitkomstmaat van nierschade, de nierfibrose op dag 14 na de start van ischemie-reperfusie (hoofdstuk 5). In dezelfde serie van foetale nieren en nierziekten zoals beschreven in hoofdstuk 4 hebben we gekeken naar de expressie van ADAM19, een familielid van ADAM17 dat betrokken is bij het losknippen van groeifactoren, zoals HB-EGF en neureguline. Zeer sterke ADAM19 expressie werd aangetroffen in de ontwikkelende structuren van de foetale nier. Volwassen gezonde nieren vertoonden zwakke ADAM19 expressie, terwijl er in humane nierziekten een sterk verhoogde ADAM19 expressie was. Parallel aan de bevindingen ten aanzien van ADAM17 bleek verhoogde ADAM19 expressie geassocieerd met toegenomen histologische nierschade en met verminderde nierfunctie, onafhankelijk van het type nierziekte. Gecolocaliseerde expressie werd gevonden tussen ADAM19 en neureguline, maar niet tussen ADAM19 en HB-EGF (hoofdstuk 6). Bij nierschade als gevolg van niertransplantatie werd een sterke opregulatie gezien van ADAM19 in vergelijking met ADAM19 in gezonde nieren. Conform de bevindingen in hoofdstuk 6 werd de hoogste ADAM19 expressie gevonden in de nieren met de meeste histologische schade, onafhankelijk van het onderliggend pathofysiologisch lijden (hoofdstuk 7). In de volgende studie hebben we bestudeerd of er binnen het ontstaan van nierschade als gevolg van transplantatie een rol is weggelegd voor syndecan-1, een heparansulfaat proteoglycaan (HSPG) met als meest belangrijke functie het binden van groeifactoren in de extracellulaire matrix. Door deze functie fungeren HSPGs als opslagbron voor groeifactoren, waardoor deze, wanneer nodig, aan hun receptoren kunnen worden aangeboden. In vergelijking met gezonde
211
Dutch Summary / Nederlandse Samenvatting
nieren bleek syndecan-1 verhoogd tot expressie te komen op tubulusepitheelcellen van nieren met histologische schade als gevolg van transplantatie. Verhoogde tubulaire expressie ging samen met een betere nierfunctie en hogere transplantaatoverleving. Het genetisch uitschakelen van syndecan-1 in gekweekte tubuluscellen verminderde celproliferatie. Daarnaast bleek verhoogde syndecan-1 expressie samen te gaan met binding van HB-EGF. Deze bevindingen suggereren dat syndecan-1 betrokken is bij celproliferatie, mogelijk door HB-EGF te binden en wanneer nodig te presenteren aan de EGFR. Op deze wijze zouden syndecan-1, HB-EGF en de EGFR kunnen samenwerken om de nier te beschermen tegen overmatige nierfibrose en de daaruit resulterende nierfunctieachteruitgang (hoofdstuk 8). Naast de veronderstelde rol van ADAM17 in de nier wordt in de literatuur gesuggereerd dat ADAM17 een belangrijke rol zou kunnen spelen in het ontstaan van vaatziekten, in het bijzonder van atherosclerose. Om dit te onderzoeken hebben we gebruik gemaakt van normaal humaan vaatweefsel en van vaatweefsel met verschillende stadia van atherosclerose. In vergelijking met normaal vaatweefsel kwam ADAM17 verhoogd tot expressie in vaten met beginnende atherosclerotische vaatafwijkingen, in het bijzonder in endotheelcellen, wat suggereert dat ADAM17 een rol zou kunnen spelen in de initiatie van het bij atherosclerose betrokken ziekteproces. Om dit verder te bestuderen hebben we de effecten bestudeerd van farmacologische ADAM17 remming in een genetisch knock-out muismodel van atherosclerose. In vergelijking met onbehandelde dieren bleek er na 4 weken van dagelijkse ADAM17 remming een significante toename te zijn van de serum cholesterol- en triglyceridenspiegels. Ondanks dit verhoogde lipidenprofiel was er geen verschil tussen de grootte van de atherosclerotische vaatschade tussen de behandelgroep en de controlegroep. Deze bevindingen suggereren dat de ongunstige effecten van systemische ADAM17 remming op het lipidenprofiel worden gecompenseerd door locale gunstige effecten op het bloedvatweefsel. Desalniettemin kan worden geconcludeerd dat systemische ADAM17 remming geen potentiële behandelstrategie lijkt voor beginnend atherosclerotisch vaatlijden (hoofdstuk 9). Concluderend kan worden gezegd dat ADAMs een nieuw, interessant gebied van onderzoek zijn. Recent wetenschappelijk onderzoek heeft laten zien dat ADAMs zijn betrokken bij verschillende fysiologische processen en ziekteprocessen. Dit initieert een grotere motivatie om door te gaan met de zoektocht naar de verschillende functies van ADAMs. Nieuwe medicijnen die ingrijpen in bovengenoemde processen zullen hopelijk bijdragen tot de bestrijding van verschillende ziekten.
212
