SAMENVATTING SAMENVATTING
Samenvatting
186
Samenvatting
Inleiding Het renine-angiotensine-aldosteron-systeem (RAAS) is een hormonaal systeem dat in belangrijke mate betrokken is bij de regulatie van bloeddruk en nierfunctie. Het RAAS is een enzymatische cascade met Angiotensine II als belangrijk eindproduct (zie figuur 1, hoofdstuk 1). In deze cascade wordt het eiwit angiotensinogeen (afkomstig uit de lever) door het enzym renine (afkomstig uit de nieren) omgezet in Angiotensine I, dat tenslotte door Angiotensine-converterend enzym (ACE, in alle organen aanwezig) wordt omgezet naar Angiotensine II. Angiotensine II zorgt ervoor dat bloedvaten samenknijpen, waardoor het zowel de bloeddruk als de bloeddoorstroming van de nieren reguleert. Angiotensine II is ook betrokken bij groei en reparatie van weefsels, maar teveel Angiotensine II zorgt juist voor ontsteking en weefselschade. Een overactief RAAS leidt tot hoge bloeddruk en is betrokken bij het ontstaan van hart- , vaat- en nierziekten. Het RAAS kan geremd worden door geneesmiddelen, zoals bijvoorbeeld ACE remmers. Deze middelen verlagen de bloeddruk, en bij nierpatiënten, ook het eiwitverlies in de urine. Door deze effecten beschermen ze tegen nierschade en het verlies van nierfunctie. Ondanks de bewezen gunstige effecten van ACE remmers is bij veel patiënten het nierfunctie verlies uiteindelijk toch progressief. Ook wereldwijd neemt het aantal patiënten met eind stadium nierfalen nog steeds toe. In dit proefschrift proberen we een verklaring te vinden voor de voortgang van nierschade tijdens behandeling met ACE remmers. Om het werkingsmechanisme van ACE remmers beter te begrijpen, hebben we tevens de regulatie van nieuw ontdekte factoren binnen het RAAS, namelijk ACE2 en de (pro)renin-receptor onderzocht.
Deel I - ACE remming: remming: een tweesnijdend zwaard? Het gunstige effect van ACE remmers op bloeddruk en eiwitverlies vermindert door teveel zout in de voeding. Een zoutarme voeding daarentegen verbetert juist de beschermende werking van ACE remmers. Door ACE remmers te combineren met een laag zout dieet worden voornamelijk bloeddruk en eiwitverlies in de urine sterker verlaagd. Omdat het eiwitverlies wordt beschouwd als de belangrijkste oorzaak van voortgang van nierschade is de huidige behandeling erop gericht juist het eiwitverlies zoveel mogelijk terug te dringen. Ondanks de gunstige effecten op bloeddruk en eiwitverlies treedt toch vaak progressieve nierschade op. De oorzaak hiervan zou tweeledig kunnen zijn. De nierziekte zou onvoldoende gevoelig kunnen zijn voor de behandeling (zogenaamde therapieresistentie), of de behandeling zou- ondanks een effect op nieraandoening als zodanig- bijwerkingen kunnen hebben, die zelf ook weer leiden tot nierschade. Dit onderscheid hebben we geprobeerd te maken in hoofdstuk 2. 2 Zowel ratten met een nierziekte als gezonde ratten werden behandeld met ACE remming al dan niet in combinatie met zoutloze voeding. Vervolgens werden de bloeddruk, nierfunctie, het eiwitverlies in de urine en de structurele schade in de verschillende compartimenten van de nier bestudeerd (glomeruli, interstitium en vaten). ACE remming verlaagde inderdaad de bloeddruk en het eiwitverlies en
187
Samenvatting
verminderde de nierschade. Een zoutloos dieet daarbij leidde tot verdere verlaging van de bloeddruk en bijna volledig verdwijnen van het eiwitverlies in de urine. Maar deze intensieve therapie beschermde niet tegen progressieve nierschade. In gezonde ratten ontstond tijdens deze behandeling zelfs nierschade; nierschade kan dus optreden als bijwerking van de therapie. Voortgang van nierschade tijdens de behandeling met ACE remming zou dus niet alleen een zaak kunnen zijn van onvoldoende intensieve behandeling, maar juist ook van te intensieve behandeling. Opmerkelijk was, dat de progressieve nierschade tijdens deze behandeling niet tot uiting kwam in het eiwitverlies in de urine. Tijdens behandeling van nierziekte is er dus een dissociatie tussen eiwitverlies en nierschade mogelijk. Daardoor is bovengenoemd fenomeen moeilijk te onderzoeken bij de mens, omdat voor het vaststellen van structurele nierschade een nierbiopt nodig is, hetgeen door de klinische situatie niet altijd wordt gerechtvaardigd. Er zijn een aantal verklaringen voor de schadelijke effecten van deze combinatie therapie. De sterke bloeddrukdaling, die hierbij optreedt, zou kunnen leiden tot zuurstofgebrek in de nier en zo nierschade kunnen induceren. Dit zou relevant voor patiënten, aangezien er een trend bestaat tot steeds lagere streefwaarden voor de bloeddruk van nierpatiënten. Tot dusverre is daarvoor geen ondergrens vastgesteld: onze resultaten suggereren dat een dergelijke ondergrens wel degelijk bestaat, en dat lager niet onder alle omstandigheden beter is. Een andere mogelijk mechanisme van nierschade tijdens RAAS blokkade zou de verhoging van de renine spiegels kunnen zijn. Tijdens RAAS blokkade wordt de renine hoeveelheid in het bloed verhoogd door wegvallen van de terugkoppeling uit het geblokkeerde RAAS. Bij een gelijktijdig zoutloos dieet wordt de hoeveelheid renine nog hoger. Tot voor kort werd verondersteld, dat renine zelf geen directe effecten heeft. Recent, is echter ontdekt, dat voor renine en zijn voorloper (pro)renine een receptor bestaat: de (pro)renine-receptor. Via activatie van die (pro)renine-receptor zou een sterk verhoogde renine concentratie kunnen leiden tot nierschade. Dit concept hebben we bestudeerd in deel III van het proefschrift. In hoofdstuk 3 hebben we gekeken naar de functionele consequenties van de nierschade die geïnduceerd wordt door ACE remmers tijdens een laag zout dieet. Het is bekend, dat nierschade, zelfs als die subtiel is, kan leiden tot een verstoring van de bloeddruk regulatie. De nier wordt door de schade beperkt in het uitscheiden van zout. Dit heeft als gevolg dat de bloeddruk sterker dan normaal wordt beïnvloed door zoutinname. Bij een hoge zoutinname zal de bloeddruk stijgen. We hebben onderzocht of de nierschade die ontstaat na ACE remming in combinatie met een laag zout dieet ook leidt tot een bloeddruk die afhankelijk is van zoutinname. Ratten die voorbehandeld werden met een ACE remmer en een laag zout dieet ontwikkelden vervolgens een hogere bloeddruk onder invloed van een hoge zoutinname. Aangezien dit gepaard ging met het verdwijnen van de structurele nierschade, lijken functionele veranderingen in het vaatbed verantwoordelijk te zijn voor deze bevindingen.
188
Samenvatting
Deel II - ACE2 een beschermende factor in het RAAS ACE2 is een nieuw ontdekt enzym binnen het RAAS en een tegenhanger van het al langer bekende ACE. Binnen het RAAS wordt ACE gezien als het enzym, dat bijdraagt aan nierschade door de vorming van Angiotensine II. ACE2 zou juist een beschermende werking op de nier kunnen hebben door afbraak van Angiotensine II en vorming van Angiotensine (1-7). De effecten van Angiotensine (1-7) zijn namelijk tegengesteld aan die van Angiotensine II. Farmacologische stimulatie van ACE2 zou daarom gunstig kunnen zijn bij de behandeling van hart-, vaat- en nierziekten, zoals beschreven in hoofdstuk 4. Het was nog grotendeels onbekend waar ACE2 in het menselijk lichaam voorkomt. Daarom hebben wij in hoofdstuk 5 de expressie van ACE2 in verschillende organen bestudeerd. ACE2 blijkt, naast de nier, vooral voor te komen in bloedvaten, huid, long en darm. Deze lokalisatie aan de lichaamsoppervlakten maakt dat enzym, dat tevens de receptor is voor het SARS coronavirus, een cruciale rol kan spelen in de ontwikkeling en verspreiding van SARS van mens tot mens. Het is bekend dat tijdens nierziekten de hoeveelheid ACE in de nier omhoog gaat, en er wordt verondersteld dat dit bijdraagt tot nierschade. Wat er tijdens nierziekte met ACE2 in de nier gebeurt is echter onbekend. In hoofdstuk 6 hebben we daarom nierbiopten van patiënten met verschillende nierziekten bestudeerd. ACE2 komt hoger tot expressie in bloedvaten van zieke nieren ten opzichte van gezonde nieren. Mogelijk vormt dit een beschermend mechanisme tegen de achteruitgang van de nierfunctie. ACE2 zou namelijk de effecten van een gelijktijdig verhoging van ACE kunnen tegengaan. Op grond van de tegengestelde effecten op Angiotensine II en Angiotensine (1-7) bestaat de hypothese dat er binnen het RAAS een balans is tussen ACE en ACE2. Verstoring daarvan zou kunnen leiden tot hoge bloeddruk en nierschade. De regulatie van ACE2 in condities met verschillende RAAS activiteit is nog niet bekend. In hoofdstuk 7 hebben we daarom de regulatie van ACE2 ten opzichte van ACE onderzocht in condities met verschillende RAAS activiteit. Tijdens behandeling van proefdieren met ACE remmers en verschillende hoeveelheden zout in de voeding bleek dat ACE2 and ACE verschillend gereguleerd werden. ACE remmers moduleerden de ACE activiteit, terwijl de activiteit van ACE2 niet veranderde. Experimenten in de literatuur suggereren, dat opregulatie van ACE2 positieve effecten bewerkstelligt, maar in onze experimenten konden wij modulatie van ACE2 tot dusverre niet aantonen.
Deel III - Regulatie van de (pro)renin(pro)renin-receptor receptor in hoog renine condities De (pro)renine-receptor is een recent ontdekte receptor binnen het RAAS. Aan deze receptor kunnen zowel renine als prorenine binden. Na binding van (pro)renine aan deze receptor worden ontstekings- en schade mechanismen geactiveerd. Dit gebeurt onafhankelijk van de werking van Angiotensine II. Tijdens RAAS blokkade met ACE remmers zijn renine spiegels sterk verhoogd. Activatie van de (pro)renine receptor in deze situatie zou een verklaring kunnen zijn voor de progressie van nierschade tijdens ACE remming. Er is nog weinig bekend over de regulatie van
189
Samenvatting
de (pro)renine-receptor tijdens condities met hoog plasma en nier renine. We hebben de regulatie van de (pro)renine-receptor in twee verschillende diermodellen, die beide gekarakteriseerd werden door de aanwezigheid van hoge concentraties renine, bestudeerd. Het eerste diermodel is het Goldblatt model, uitgevoerd in de rat. In dit model wordt een klem geplaatst om één van de nierslagaders, die de bloeddoorstroming van de nierslagader verlaagt. Hierdoor wordt het RAAS geactiveerd, en stijgt de bloeddruk. De afgeklemde nier is dus blootgesteld aan te lage bloeddoorstroming, terwijl de andere nier juist aan een te hoge bloeddruk wordt blootgesteld. In dit model zagen we dat de expressie van de (pro)renine-receptor hoger werd in de afgeklemde nier. Het tweede hoog renine model bestaat uit gezonde ratten die behandeld werden met ACE remming gecombineerd met een zoutloze voeding. Tijdens deze vorm van RAAS blokkade zijn renine spiegels verhoogd. Via activatie van de (pro)renine-receptor zou dit kunnen leiden tot nierschade. In dit model vonden we een verhoogde expressie van de (pro)renine-receptor in gebieden met ernstige nierschade. Dit suggereert dat de (pro)reninereceptor betrokken zou kunnen zijn bij de progressie van nierschade tijdens ACE remming. Aanvullende farmacologische blokkade van deze receptor zou de beschermende werking van ACE remmers bij nierziekten kunnen verbeteren.
Conclusies Conclusies Dit proefschrift probeert een verklaring te vinden voor de voortgang van nierschade tijdens ACE remming. De huidige richtlijnen voor behandeling van nierziekten richten zich met name op de verlaging van de bloeddruk en het verminderen van eiwitverlies in de urine. De dierexperimentele studies beschreven in dit proefschrift laten echter zien, dat tijdens intensieve behandeling progressie van nierschade kan optreden, ondanks effectieve verlaging van het eiwitverlies in de urine. Deze nierschade hoeft niet perse het gevolg te zijn van de nierziekte zelf. Wij laten zien, dat de behandeling zelf mogelijk negatieve bijeffecten heeft. Of deze bijwerkingen ook bij patiënten aanwezig zijn, moet in de toekomst onderzocht worden. Tevens is het mechanisme ervan is nog onduidelijk, maar mogelijk speelt een te sterke bloeddrukverlaging een rol. Nieuwe ontdekkingen laten zien dat het RAAS steeds complexer is, dan tot voorkort werd verondersteld. Kennis over nieuwe componenten, zoals ACE2 en de (pro)renine-receptor, kunnen mogelijk een verklaring geven voor de tekortkomingen in de werking van ACE remmers. ACE2 komt op vele plaatsen voor in het lichaam, maar werd in de nier niet beïnvloed door ACE remming. Verder vonden we een hoge expressie van de (pro)renine-receptor in gebieden met nierschade tijdens ACE remming. Al met al geeft dit onderzoek nieuwe aanknopingspunten voor verdere optimalisatie van nierbeschermende therapieën.
190
