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Die Rolle von Glutamin im akuten Nierenversagen

Projektleitung

KFO 342 Spokesperson Univ.-Prof. Dr. med. Alexander Zarbock

Univ.-Prof. Dr. med.

Alexander Zarbock

KFO 342 Principal investigator Univ.-Prof. Dr. med. Michael Schäfers

Univ.-Prof. Dr. med.

Michael Schäfers

Zusammenfassung

Sepsis ist ein komplexes klinisches Syndrom, das durch eine systemische Entzündungsreaktion in der Folge einer infektiösen Verletzung gekennzeichnet ist. Zusammen mit einer durch eine Operation ausgelösten systemischen Inflammation führt dies häufig zu einer weit verbreiteten Gewebeverletzung und Multiorganversagen. Insbesondere die Entwicklung eines akuten Nierenversagens (AKI) ist eine der häufigsten Komplikationen, die die Komplexität und die Kosten der Versorgung erhöht und einen unabhängigen Risikofaktor für die Letalität darstellt. Die Pathophysiologie der AKI ist sehr komplex und nicht vollständig verstanden. Kürzlich veröffentlichte Studien haben gezeigt, dass mehrere Faktoren die AKI auslösen oder dazu beitragen; ihre Dynamik und ihre Wechselwirkung in vivo ist jedoch immer noch nicht komplett verstanden.

Zusätzlich zu / oder anstelle von Ischämie werden DAMPs (Schädigungsassoziierte molekulare Muster) und PAMPs (Pathogen-assoziierte molekulare Muster) freigesetzt, die die Entzündungsreaktion, einschließlich der humoralen und zellulären Immunaktivierung auslösen. Störungen der mikrovaskulären Strömung, oxidativer Stress, metabolische/
bioenergetische Veränderungen und Veränderungen des Zellzyklus sowie gestörte zelluläre Differenzierungsprozesse können das Fortschreiten des AKI weiter verstärken. Darüber hinaus scheint die tubuläre Nierenfunktionsstörung mit Aktivierung des tubulo-glomerulären Rückkopplungsmechanismus einen entscheidenden Beitrag zur Sepsis-induzierten AKI zu leisten. Fehlangepasste Reparaturmechanismen, die nach der akuten Phase bestehen bleiben, fördern Entzündungen und Fibrosen in der chronischen Phase. Hier spielen Makrophagen, im Wachstum stillstehende tubuläre Epithelzellen, das Endothel und die umgebenden Perizyten eine Schlüsselrolle beim Fortschreiten chronischer Erkrankungen.

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Visualisierung von Neutrophilen in Mikrogefäßen der Nierenrinde. Beispielhaftes Bild einer Nierenrindenvenole 4 Stunden nach einem Ischämie Reperfusionsschaden in LysM-GFP Mäusen.

Glutamin ist eine α-Aminosäure, die üblicherweise für den parenteralen Nahrungsersatz bei schwerkranken Patienten verwendet wird. Renale Tubulusepithel- und Immunzellen sind die Hauptkonsumenten von Glutamin im Körper. Kürzlich wurde vorgeschlagen, dass die Glutamingabe die Nierenfunktion während entzündlicher Erkrankungen beeinflusst.

Dieses Projekt soll die Wirkung von Glutamin auf die Entwicklung von AKI bei Mäusen untersuchen und den Mechanismus aufdecken, durch den Glutamin den Krankheitsverlauf beeinflusst. Das Ziel besteht darin diese Ergebnisse in die klinische Umgebung zu übertragen, um Strategien zur Prävention oder Milderung der AKI nach einer Herzoperation zu entwickeln. Unser translationaler Ansatz wird die Ganzkörperbildgebung der Neutrophilendynamik und den Glutaminverbrauch in Korrelation mit der Nierenfunktion in Sepsis-Modellen mittels SPECT (single photon emission computer tomography) und PET (positron emission tomography) in vivo beinhalten. Zelluläre und metabolische Veränderungen als Reaktion auf Glutamin sollen so entschlüsselt werden und es wird das langfristige Ziel verfolgt, die Ergebnisse auf septische Patienten zu übertragen. Neben einer potentiell neuen klinischen Intervention zur Verhinderung und/oder Verbesserung der AKI, die auf der Verabreichung von Glutamin basiert, soll dieses Projekt auch neuartige diagnostische Biomarker für die Diagnose, Therapieüberwachung und Prognose von AKI bereitstellen.

Projektteam