PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 225
SAMENVATTING
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 226
Chronisch progressief nierfunctieverlies
Chronische nierziekten zijn een toenemend wereldwijd gezondheidsprobleem. In Nederland is het aantal patiënten met eindstadium nierfalen toegenomen van 3064 naar 5259 over de periode 1990-2005. In deze periode is ook het aantal nieuwe patiënten dat per jaar eindstadium nierfalen bereikt en nierfunctievervangende therapie nodig heeft, toegenomen van 1033 naar 1686. Deze patiënten hebben, ondanks alle aangewende middelen en de verbeteringen in de kwaliteit van dialysetherapie, nog steeds een verhoogde ziektelast en sterftekans en een verminderde kwaliteit van leven ten opzichte van de algemene bevolking. Daarom is het van groot belang om het ontstaan van eindstadium nierfalen bij patiënten met een chronische nierziekte te voorkomen door nierfunctieachteruitgang te verminderen of zelfs te stoppen. Bij nierpatiënten die eenmaal eindstadium nierfalen hebben ontwikkeld en nierfunctievervangende therapie nodig hebben is een niertransplantatie de beste optie. Patiënten met een transplantatienier hebben een betere kwaliteit van leven en een betere overlevingskans dan dialysepatiënten. Door de introductie van nieuwe afweeronderdrukkende medicijnen komt acute afstoting van het niertransplantaat steeds minder vaak voor. In tegenstelling tot de korte-termijn-transplantaat-overleving, is de lange-termijn-transplantaat-overleving helaas maar weinig verbeterd. Op de lange termijn gaan er nog steeds veel getransplanteerde nieren verloren door chronisch niertransplantaatfalen. Het voorkómen van chronisch progressief nierfunctieverlies bij zowel eigen als getransplanteerde nieren is daarom de huidige uitdaging bij de klinische nefrologie. De mechanismen waardoor nierschade ontstaat met als gevolg nierfunctieverlies zijn voor chronische nierziekten van eigen en getransplanteerde nieren vergelijkbaar. Een hoge bloeddruk en een hoge druk in de nier dragen in belangrijke mate bij aan het ontstaan van nierschade. Daarnaast is eiwitlek in de urine (proteïnurie) een belangrijke factor. Proteïnurie is niet alleen een teken dat het filter in de nier beschadigd is (waardoor de relatief grote eiwitten in de urine terecht komen), maar gedacht wordt dat de gelekte eiwitten zelf ook voor verdere nierschade zorgen. Hoge bloeddruk, hoge druk in de nier en proteïnurie zorgen voor het ontstaan van een vicieuze cirkel van progressief nierfunctieverlies. Hierdoor ontstaat er schade aan het nierfilter, wat leidt tot meer proteïnurie, waardoor er nog meer nierschade optreedt met uiteindelijk verlies van filtrerende eenheden. 226
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 227
SAMENVATTING
Doel van het proefschrift
Het is duidelijk dat deze vicieuze cirkel van het ontstaan van nierschade doorbroken moet worden om progressief nierfunctieverlies van eigen en getransplanteerde nieren te voorkomen. Blokkade van het renine-angiotensine aldosteron systeem (RAAS) met bloeddruk- en proteïnurieverlagende medicijnen is de meest effectieve behandeling en daarom ook standaard voor mensen met een chronische nierziekte. Ondanks deze therapie zijn er nog steeds veel nierpatiënten bij wie de nierfunctie achteruit gaat. Omdat deze standaardtherapie blijkbaar nog niet afdoende helpt is het belangrijk om deze therapie te optimaliseren om op die manier de nier beter te beschermen (deel één van dit proefschrift). Daarnaast is het belangrijk om op andere manieren in het ontstaan van nierschade in te grijpen. In deel twee van dit proefschrift hebben we onderzocht of interventie in het ontstaan van advanced glycation end products (AGEs) nierbeschermende effecten kan uitoefenen.
Renine-angiotensine aldosteron system (RAAS)
Het RAAS is het belangrijkste hormoonsysteem in het lichaam dat de bloeddruk, de doorbloeding van de nier, de zoutbalans en het extracellulaire volume reguleert (een schema is weergegeven in de figuur op de volgende pagina). Het RAAS biedt bescherming tegen bloeddrukdaling of een verlies van bloedvolume. Een lage bloeddruk, een lage zoutinname en stimulatie van het sympatische zenuwstelsel stimuleren de productie van het enzym renine door de nier. Renine zet het inactieve angiotensinogeen om in angiotensine I. Angiotensine converterend enzym (ACE) zet vervolgens angiotensine I om in angiotensine II, dat op zijn beurt de bijnier stimuleert tot afgifte van aldosteron. Angiotensine II en aldosteron zijn de twee belangrijkste eindproducten van het RAAS. Angiotensine II zorgt via de angiotensine II type 1 (AT1) receptor voor het samenknijpen van bloedvaten en daardoor bloeddrukstijging in het hele lichaam, maar ook in de nier. Via de AT2 receptor kunnen tegenregulerende effecten worden uitgeoefend. Aldosteron zorgt voor zoutretentie waardoor de bloeddruk stijgt. Interventie met RAAS blokkerende medicijnen, ACE remmers, AT1 receptor blokkers en aldosteron blokkers, zorgt dus voor het verlagen van de bloeddruk, de druk in de nier en daarmee ook van de proteïnurie. 227
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 228
Figuur 1. Schematische weergave van het renine-angiotensine systeem (RAAS).
De laatste jaren is steeds duidelijker geworden dat het RAAS niet alleen betrokken is bij regulatie van de bloeddruk maar ook direct effecten op het nierweefsel kan uitoefenen. Door binding van angiotensine II aan de AT1 receptor ontstaat er een ontstekingscascade waarbij er verlittekening van de nier en dus nierschade optreedt. Daarnaast stimuleert angiotensine II het enzym heparanase, dat eiwitten in het nierfilter knipt, waardoor de structuur van het nierfilter wordt aangetast. Recente studies hebben laten zien dat aldosteron ook direct negatieve effecten op de nier kan uitoefenen. Tenslotte kan accumulatie van AGEs in de nier direct schadelijke effecten hebben op het nierweefsel.
Verbeteren van RAAS blokkade voor optimalisatie van nierbeschermende therapie
Al gedurende tientallen jaren wordt RAAS blokkade met ACE-remmers en AT1 receptorblokkers met succes toegepast. Deze medicijnen verlagen niet alleen de bloeddruk en de druk in de nier, maar hebben ook een specifiek anti-proteïnurisch effect (zij verlagen specifiek het eiwitlek in de nier). Hoewel dit tot op zekere hoogte beschermt 228
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 229
SAMENVATTING
tegen nierfunctieverlies, is de bescherming door RAAS blokkade onvolledig. Daarom is optimalisatie van RAAS blokkade aangewezen. Een belangrijke eerste stap in dit proces is het verhogen van de dosis van ACE-remmers en AT1 receptor blokkers. Daarnaast is de combinatie van ACE-remmers met AT1 receptor blokkers ook effectiever gebleken dan de maximale dosis van één van deze middelen bij het verlagen van de proteïnurie. Belangrijke determinanten van het effect van RAAS blokkade zijn de zout- en volumestatus. ACE-remmers en AT1 receptor blokkers werken namelijk niet of onvoldoende als de patiënt teveel zout consumeert en zodoende teveel vocht in het lichaam heeft. Daarom is de correctie van een volume-overschot of het induceren van een mild volume tekort met een laag zoutdieet of plastabletten een effectieve manier gebleken om het therapeutische effect van ACE-remmers en AT1 receptor blokkers te vergroten. Aangezien nog onbekend was wat het effect van de combinatie van een laag zoutdieet met plastabletten op het bloeddrukverlagende en anti-proteïnurische effect van RAAS blokkade met een AT1 receptor blokker was, hebben wij dit onderzocht in hoofdstuk 1. Bij nierpatiënten met proteïnurie bleek dat het toevoegen van een zoutbeperkt dieet of een plastablet (waardoor meer zout wordt uitgescheiden) aan AT1 receptor blokkerende medicijnen even effectief is. De bloeddruk en de proteïnurie werden door het toevoegen van deze twee maatregelen evenveel verlaagd. Het grootste effect werd echter bereikt met de combinatie van een zoutbeperkt dieet en een plastablet. Een erg opvallend resultaat was dat door alleen een zoutbeperkt dieet (dus helemaal zonder medicijnen) de proteïnurie al ongeveer 20% daalde. Tevens zagen we dat een zoutbeperking of plastabletten met name erg belangrijk is voor patiënten die niet of nauwelijks op de medicijnen (AT1 receptor blokkers) reageren. Het is ook niet voor niets dat de Gezondheidsraad een maximale zoutinname van 6 gram per dag adviseert. Onze resultaten laten zien dat een hogere zoutinname bij nierpatiënten in ieder geval schadelijk is.
Fysiologische en schadelijke effecten van aldosteron en zijn ontsnapping aan RAAS blokkade
Klassieke effecten van aldosteron zijn de regulatie van de zout- en volumehomeostase. Er is echter steeds meer bewijs dat aldosteron schadelijke effecten heeft op het nierweefsel. 229
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 230
Aldosteron kan een ontstekingscascade in gang zetten, waarbij verlittekening van de nier ontstaat en uiteindelijk nierschade optreedt. Angiotensine II stimuleert de productie van aldosteron door de bijnieren. In eerste instantie daalt de concentratie aldosteron dan ook door RAAS blokkade met ACE-remmers en/of AT1 receptor blokkers. Op de lange termijn ontsnapt aldosteron bij 10 tot 50% van de patiënten echter aan de therapie met RAAS blokkade en zijn er hoge aldosteron concentraties ondanks therapie. Hierdoor worden patiënten blootgesteld aan de schadelijke effecten van dit hormoon op de nier. Verschillende grote patiëntenstudies hebben laten zien dat door het toevoegen van een aldosteron blokker aan RAAS blokkade de proteïnurie wordt verlaagd. In hoofdstuk 3 hebben wij onderzocht of aldosteron blokkers een direct beschermend effect hebben op de structuur van het nierfilter. Heparanase is een enzym dat eiwitten in het nierfilter knipt, waardoor de structuur van het nierfilter wordt aangetast. Het is bekend dat AT1 receptor blokkade de expressie van heparanase in de nier vermindert. In hoofdstuk 3 hebben wij aangetoond dat ook aldosteron blokkers de expressie van heparanase in de nier verlagen. Ook hebben we laten zien dat optimalisatie van de antiproteïnurische therapie met de combinatie van een ACE-remmer en aldosteron blokkade geassocieerd is met de beste onderdrukking van heparanase en daardoor behoud van structuur van het nierfilter. Daarnaast hebben wij in gekweekte cellen van het nierfilter aangetoond dat toevoeging van angiotensine II en aldosteron aan de cellen, de productie van heparanase door die cellen kan stimuleren. Gecombineerde blokkade van het RAAS met ACE-remmers en aldosteron blokkers heeft dus de potentie de structurele en functionele eigenschappen van de nier te beschermen door de schadelijke effecten van aldosteron-ontsnapping-aan-RAAS blokkade teniet te doen, mogelijk door directe effecten op heparanase. In hoofdstuk 4 hebben we onderzocht of aldosteron betrokken is bij de ontwikkeling van chronisch niertransplantaatfalen. Nierschade die tijdens de transplantatieprocedure ontstaat, doordat de nier een tijd niet van bloed en zuurstof wordt voorzien, maakt de nier vatbaar voor het ontwikkelen van chronisch transplantaatfalen. Uit onderzoek van anderen is gebleken dat aldosteron blokkade deze transplantatieprocedure gerelateerde nierschade gedeeltelijk kan voorkomen. Wij hebben daarom in hoofdstuk 4 de effecten van aldosteron blokkade op de ontwikkeling van chronisch niertransplantaatfalen bij de rat onderzocht. Aldosteron blokkade vermindert inderdaad de proteïnurie, de vaatafwijkingen en de ontsteking en verlittekening van de filtrerende eenheden van de nier. Vooral het effect op de bloedvatafwijkingen was indrukwekkend. Deze positieve effecten op de 230
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 231
SAMENVATTING
functionele en structurele eigenschappen van het niertransplantaat van simpele en goedkope plastabletten als aldosteron blokkers, zouden voor een langere overleving van het transplantaat kunnen zorgen. In toekomstig onderzoek met niertransplantatiepatiënten zal onderzocht moeten worden of aldosteron blokkade een nuttige aanvulling is op de huidige afweeronderdrukkende therapie met het doel chronisch niertransplantaatfalen te voorkomen.
Wanneer is de therapie effectief? Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1)
Het is van groot belang om goede markers te hebben, waarmee je kunt bekijken of de ingestelde nierbeschermende therapie effectief is en om verder nierfunctieverlies in de toekomst te voorspellen. Al eeuwenlang gebruiken dokters de urine van nierpatiënten om op een niet invasieve manier de nierschade in te schatten. Proteïnurie (eiwit in de urine) is de belangrijkste voorspeller van nierfunctieverlies en daarom is dit de belangrijkste surrogaat parameter voor het inschatten van het effect van nierbeschermende therapie bij chronische nierziekten. De huidige richtlijnen adviseren om de proteïnurie tot onder de 1 gram per dag te verlagen. Echter bij sommige patiënten bij wie de proteïnurie tot dit niveau wordt verlaagd, treedt er nog steeds nierfunctieverlies op. Daarom zijn we in hoofdstuk 2 op zoek gegaan naar een andere marker voor nierschade. Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1) wordt niet tot expressie gebracht in gezonde nieren en wordt bij gezonde mensen dan ook niet noemenswaardig in de urine uitgescheiden. Bij nierschade wordt KIM-1 in de nier tot expressie gebracht en wordt het in de urine uitgescheiden. KIM-1 heeft bijvoorbeeld prognostische waarde bij patiënten met een transplantatienier; bij hen wordt het risico op nierschade voorspeld door de hoeveelheid KIM-1 in de urine. In hoofdstuk 2 bleken nierpatiënten met proteïnurie, die een normale en stabiele nierfunctie hadden, een sterk verhoogde hoeveelheid KIM-1 in de urine uit te scheiden. De hoeveelheid KIM-1 werd verlaagd door therapie met AT1 receptor blokkade in combinatie met een laag zoutdieet en/of plastabletten, wat suggereert dat hierdoor ook de nierschade vermindert. De verlaging in KIM-1 was hierbij sterk gerelateerd aan de verlaging van de proteïnurie. Ongeveer de helft van de patiënten bereikte de streefwaarde (proteïnurie onder de 1 gram per dag). Bij het grootste gedeelte van deze patiënten normaliseerde de KIM-1 waarde in de urine echter niet, wat suggereert dat de nierschade bij deze patiënten nog steeds gaande is. Dit kan betekenen dat de streefwaarde van de pro231
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 232
teïnurie te hoog is om optimale nierbescherming te bieden. Ook kan het zo zijn dat KIM1 een waardevolle aanvullende marker is om de ingestelde nierbeschermende therapie bij te stellen om op die manier nierfunctieverlies in de toekomst te voorkomen. Lange termijn studies zijn aangewezen om dit verder uit te zoeken.
Advanced Glycation End products (AGEs)
Niet alleen het RAAS en heparanase zijn betrokken bij effecten op het nierweefsel, maar Advanced Glycation End products (AGEs) spelen in dit proces ook een rol. AGEs zijn eiwitten, waarvan de aminozuren zijn aangetast door een biochemisch proces, de Maillard reactie. Deze reactie is vernoemd naar een Franse voedings-chemicus, die in 1912 de eigenschap van AGEs om kruisverbindingen tussen aminozuurgroepen van eiwitten te vormen, opmerkte. Door deze kruisverbindingen verandert de structuur en functie van eiwitten. Omdat dit een onomkeerbaar proces is, accumuleren er steeds meer schadelijke AGEs in de weefsels naarmate de leeftijd vordert. AGEs zijn niet alleen direct schadelijk voor de weefsels, maar kunnen ook via de receptor voor AGEs (RAGE) schadelijke effecten veroorzaken. Eiwitten in het lichaam worden continu door deze Maillard reactie gemodificeerd, maar dit treedt versneld op bij een hoge suiker concentratie. Daardoor hebben mensen met diabetes meer AGEs dan mensen van dezelfde leeftijd zonder diabetes. Het is ook bekend dat AGEs bijdragen aan het ontstaan van nierschade bij diabetes. Het ontstaan van AGEs wordt geremd door pyridoxamine, een vitamine B6 preparaat. Farmacologische interventie met pyridoxamine beschermt de nier tegen het ontstaan van nierschade bij diabetes. In deel 2 van dit proefschrift hebben we onderzocht of AGEs in de nier accumuleren bij chronische nierziekten van de eigen en de getransplanteerde nieren en of het remmen van AGEs met pyridoxamine ook nierbeschermende effecten heeft. In hoofdstuk 5 hebben wij in biopten van mensen met nierziekten laten zien dat een nieuw ontdekte AGE, GA-pyridine, in de nier accumuleert en dat dit niet alleen bij diabetes het geval is, maar ook bij nierziekten met proteïnurie die niet het gevolg zijn van diabetes. Daarnaast hebben wij in hoofdstuk 6 in een dierexperimentele studie aangetoond dat AGEs in de nier accumuleren bij proteïnurie gerelateerde nierziekte. In dit model was er minder accumulatie van schadelijke AGEs wanneer de proteïnurie werd verlaagd met ACE-remmers. Ook in getransplanteerde nieren met afstotingsverschijnselen stapelen AGEs in de 232
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 233
SAMENVATTING
nier. Het was tot nu toe onbekend of de specifieke remming van AGE accumulatie in deze nierziekten beschermend kan zijn. Daarom hebben we in vervolgonderzoek in hoofdstuk 7 bestudeerd of de AGE-remmer pyridoxamine nierbeschermende effecten heeft in een diermodel met chronisch niertransplantaatfalen en in hoofdstuk 8 in een diermodel met proteïnurie gerelateerde nierschade. Om te onderzoeken of AGE-remming de huidige nierbeschermende therapie met RAAS blokkade kan verbeteren, hebben we in het proteïnurische model AGE-remming vergeleken met RAAS blokkade, alsmede de toegevoegde waarde van de combinatietherapie van AGE-remming met RAAS blokkade. Pyridoxamine verlaagde de proteïnurie na experimentele niertransplantatie en remde de ontwikkeling van chronisch niertransplantaatfalen. Ook verbeterde de nierfunctie en was er minder nierschade, wat duidt op nierbeschermende effecten van pyridoxamine bij chronisch niertransplantaatfalen. Deze resultaten tonen aan dat AGEs betrokken zijn bij de ontwikkeling van chronisch transplantaatfalen en dat AGE-remming nierbeschermende effecten kan hebben. In het diermodel van proteïnurie gerelateerde nierschade had pyridoxamine echter geen effect op de proteïnurie en verhoogde het zelfs de bloeddruk. De pyridoxamine behandelde groep had iets meer nierschade dan de onbehandelde groep ratten. Opvallend genoeg werden in de combinatie groep, die naast pyridoxamine ook met standaard antiproteïnurische therapie met RAAS blokkade werd behandeld, de gunstige effecten van de RAAS blokkade op de bloeddruk en de proteïnurie teniet gedaan. Deze groep had, tegen de verwachting in, zelfs een slechtere nierfunctie en meer nierschade dan de onbehandelde groep. De oorzaak van de schadelijke effecten van pyridoxamine in dit diermodel zullen nader moeten worden onderzocht. Samenvattend heeft pyridoxamine nierbeschermende effecten bij experimenteel chronisch niertransplantaatfalen. Echter, bij proteïnurie gerelateerde nierschade zagen wij deze nierbeschermende effecten van pyridoxamine niet. In combinatie met de standaard antiproteïnurische therapie met RAAS blokkade zagen wij zelfs schadelijke effecten van pyridoxamine op de nier in dit model. Of pyridoxamine nierbeschermende of schadelijke effecten op de nier uitoefent, hangt blijkbaar af van het bestudeerde ziektemodel. Momenteel lopen er klinische studies naar de effecten van pyridoxamine bij diabetespatiënten met nierschade. Onze resultaten nopen tot de waarschuwing dat in deze onder233
PF Samenvatting:Proefschrift
18-08-2008
13:02
Pagina 234
zoeken speciaal moet worden gelet op eventueel nadelige effecten van pyridoxamine op de bloeddruk en nierfunctie en in het bijzonder wanneer de combinatie met standaard antiproteïnurische therapie met RAAS blokkade wordt gebruikt. Hoofdstuk 9 bestaat uit een brief, die we geschreven hebben als reactie op een artikel in Nephrology, Dialysis and Transplantation, dat liet zien dat AGEs betrokken kunnen zijn bij het terugresorberen van zout door niercellen, waardoor in het lichaam meer zout wordt vastgehouden. Dit is een interessant nieuw mechanisme dat een mogelijke verklaring biedt voor de verstoorde zoutbalans bij diabetes. Ook geeft dit de interactie tussen AGEs en het RAAS aan. Wij plaatsen echter vraagtekens bij de manier waarop in deze studie de AGEs zijn geproduceerd, waarmee de niercellen gestimuleerd zijn. Als de AGEs verontreinigd zijn door celwandbestanddelen van bacteriën, dan verstoort dat de zuiverheid van de resultaten, een beruchte valkuil in dit type onderzoek. Daar was door de onderzoekers helaas onvoldoende rekening mee gehouden. Daarom hebben wij ons punt gemaakt om het belang van het gebruiken van zuivere AGEs in het wetenschappelijk onderzoek te benadrukken.
Conclusie
RAAS blokkade met ACE-remmers en AT1 receptor blokkers is een effectieve manier om de bloeddruk en proteïnurie bij nierpatiënten te verlagen, waardoor de nieren gedeeltelijk worden beschermd tegen achteruitgang van nierfunctie. In dit proefschrift hebben we aangetoond dat deze therapie verbeterd kan worden door het toevoegen van een zoutbeperkt dieet in combinatie met plastabletten. Ook aldosteron blokkade is een veelbelovende manier om de eigen en de getransplanteerde nieren verder te beschermen. Naast proteïnurie lijkt KIM-1 een goede nieuwe marker om te beoordelen of de nierbeschermende therapie effectief is. De positie van AGE remming is minder duidelijk. Gebaseerd op resultaten uit dit proefschrift waarschuwen we ervoor om de AGE remmer pyridoxamine bij nierpatiënten te onderzoeken, met name de combinatie met RAAS blokkade lijkt ongunstig. Momenteel blijft RAAS blokkade de hoeksteen van nierbeschermende therapie.
234
