Auswirkungen von Fettleibigkeit, chronischer Nierenerkrankung und Typ-2-Diabetes auf menschliche Urinstammzellen (URISTEM)

Adipositas ist für die Entwicklung einer chronischen Nierenerkrankung gefährdet, aber die beteiligten Mechanismen sind nicht bekannt (Navarro et al. 2015). Es ist schwierig, den Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und Nierenschäden herzustellen. Tatsächlich mangelt es der Nierenfunktionsmessung bei übergewichtigen Menschen an Präzision (Lemoine et al. 2014) und erfordert teure Methoden wie die Messung der 99mTc-DTPA-Clearance. Biopsien sind zu invasiv, um sich abzeichnende Nierenschäden zu erkennen oder die Nierenfunktion zu verfolgen. Daher sind neue Werkzeuge für die frühzeitige Identifizierung von Risikopersonen für die Komplikation der Nierenschädigung erforderlich.

Mesenchymale Stammzellen könnten ein solches relevantes Werkzeug darstellen. Diese Zellen sind in einer Vielzahl von Organen vorhanden, einschließlich der Niere (Costa et al. 2020).

Sie sind nicht nur differenzierte Zellvorläufer (Dominici et al. 2006), sondern unterstützen auch immunsuppressive, antifibrotische und proangiogenische Funktionen, die zur Behandlung von Nierenfibrose eingesetzt wurden (Usunier et al. 2014). Daher tragen mesenchymale Stammzellen zur Gewebehomöostase bei und ihre Veränderungen können Organfunktionsstörungen widerspiegeln. Tatsächlich verlieren mesenchymale Stammzellen aus fettleibigem Fettgewebe ihre immunsuppressiven (Serena et al. 2016) und Differenzierungs- (Gustafson et al. 2009) Funktionen und tragen zu Fibrose (Keophiphath et al. 2009) und Entzündungen (Lee et al. 2010; Gustafson , Nerstedt, et Smith 2019). Es ist daher wahrscheinlich, dass Nierenfunktionsstörungen mit funktionellen Veränderungen mesenchymaler Stammzellen der Niere einhergehen.

Die Gewinnung von mesenchymalen Stammzellen aus der Niere kann leicht aus Urin durchgeführt und anschließend zur Amplifikation kultiviert werden. Sie werden Urinstammzellen (USC) genannt.

Aus unserer Erfahrung mit fettleibigen Maus-Fettstammzellen haben wir beobachtet, dass funktionelle Veränderungen von Stammzellen Fettgewebedysfunktionen vorausgingen. Funktionelle Signaturen von mesenchymalen Stammzellen sind somit repräsentativ für Veränderungen, die in der Funktion des Gewebes auftreten, insbesondere als Antwort auf Fettleibigkeit. Diese Merkmale könnten verwendet werden, um fettleibige Menschen zu identifizieren, die anhaltende Veränderungen der Nierenfunktion aufweisen, bevor sich klinische Manifestationen einer Nierenfunktionsstörung zeigen. Da sich mesenchymale Stammzellen der Niere leicht aus dem Urin isolieren lassen, ist ihre Sammlung mit der Nachsorge von Patienten kompatibel und kann bei einer großen Anzahl von Personen, einschließlich jüngeren, angewendet werden. USC könnte ein wertvolles Instrument darstellen, um das Fortschreiten einer Nierenschädigung zu erkennen.

In diesem Projekt planen wir, durch Fettleibigkeit induzierte USC-Veränderungen zu analysieren und Signaturen zu identifizieren, die mit dem Fortschreiten zu Nierenschäden und Typ-2-Diabetes verbunden sind. Ziel ist es, USC als potenziellen Marker für die nicht-invasive Überwachung von Patienten zu evaluieren, um einem Bedarf gerecht zu werden, der mit den derzeit verfügbaren Ansätzen nicht erfüllt wird.