Diese Immunzellen erneuern sich nach einer akuten Nierenverletzung
Eine neue Studie an Mäusen zeigt, dass sich einige Immunzellen in den Nieren nach einer akuten Nierenverletzung „erneuern“ und einen Entwicklungszustand erreichen, der dem bei Neugeborenen ähnlich ist. Die Ergebnisse können dazu beitragen, Therapien zu entwickeln, die es den Nieren ermöglichen, nach einer Verletzung zu heilen.
Akute Nierenverletzung (AKI) beschreibt einen plötzlichen Verlust der Nierenfunktion und betrifft normalerweise Menschen, die bereits im Krankenhaus sind.
AKI tritt in der Regel aufgrund einer anderen Krankheit oder eines anderen Arzneimittels auf, obwohl die Erkrankung auch gesunde Menschen betreffen kann.
Schätzungen zufolge entwickeln etwa „zwei Drittel der kritisch kranken Patienten“ einen AKI, wodurch das Sterberisiko auf über 60 Prozent steigt.
Darüber hinaus steigt die Inzidenz von AKI. Nach Angaben der National Institutes of Health (NIH) ist die Rate der AKI-Fälle, bei denen eine Dialyse erforderlich ist, in den letzten zehn Jahren jedes Jahr um 10 Prozent gestiegen. Die Zahl der Todesfälle im Zusammenhang mit AKI hat sich laut NIH-Bericht ebenfalls verdoppelt.
Die Notwendigkeit wirksamerer AKI-Behandlungen ist daher dringend erforderlich, und neue Forschungsergebnisse bringen uns der Entwicklung solcher Therapien näher.
Bei AKI kann das Nierengewebe nicht heilen, was zu einer Nierenfunktionsstörung führt. Wissenschaftler der Universität von Alabama in Birmingham (UAB) arbeiten jedoch daran, neue Wege zu finden, um die Heilung zu fördern.
Dr. Anupam Agarwal, Direktor der Abteilung für Nephrologie in der UAB-Abteilung für Medizin, leitete zusammen mit James George, Ph.D., Professor an der UAB-Abteilung für Chirurgie, die neue Studie. Es wurde in der Zeitschrift veröffentlicht JCI Insight.
Das Forscherteam fand heraus, dass Immunzellen, sogenannte Makrophagen, während der AKI in einen Entwicklungszustand zurückkehren. Diese Zellen könnten verwendet werden, um die Heilung von Nierengewebe voranzutreiben.
Wie Makrophagen nach AKI neu programmieren
Um die Zelltypen in geschädigten Nieren zu untersuchen, verwendeten die Forscher einen Prozess namens Parabiose, bei dem sie das Herz-Kreislauf-System zweier Organismen, in diesem Fall zweier Mäuse, miteinander verbinden.
Das Team führte dies durch, um festzustellen, ob die Makrophagen, die sie in den Nieren nach AKI fanden, darauf zurückzuführen waren, dass andere Zellen als Reaktion auf eine Schädigung in die Nieren eingedrungen waren, oder ob sie von „nierenresidenten Makrophagen“ stammten, die sich selbst erneuerten.
Die Wissenschaftler schlossen sich für einen Zeitraum von 4 Wochen den Kreislaufsystemen der Nagetiere an. Während dieser Zeit lösten sie bei einer der Mäuse eine AKI aus, indem sie „bilaterale Ischämie / Reperfusion“ induzierten.
Die Immunzellen der Nagetiere hatten verschiedene Marker, die es den Forschern ermöglichten, die Zellen zu verfolgen, die nach AKI in die Nieren eindrangen.
Dr. Agarwal und das Team beobachteten, dass die eindringenden Zellen sehr wenig zu den nierenresidenten Makrophagen beitrugen, die nach AKI in den Nieren gefunden wurden.
"Die Erneuerungsquelle für [nierenresidente Makrophagen] nach AKI ist daher vorwiegend die Erneuerung in situ im Gegensatz zur Infiltration von Makrophagenvorläufern aus dem Blut", schließen die Autoren, die auch einige der Mechanismen detailliert beschreiben, die die Ergebnisse erklären könnten.
Nierenresidente Makrophagen, so die Forscher, "werden nach einer Verletzung einer Transkriptionsumprogrammierung in Richtung eines Entwicklungszustands unterzogen." Diese Neuprogrammierung führt zur Expression eines Genprofils, das dem von nierenresidenten Makrophagen in 7 Tage alten Mäusen ähnlich ist.
Die Immunzellen hatten auch ein höheres Maß an Wnt-Signal. Die Forscher verstehen diesen Weg als Schlüssel für die Entwicklung der Nieren bei Mäusen und Menschen.
Implikationen für neue AKI-Therapien
In Bezug auf die Ergebnisse kommentiert Jeremie M. Lever, eine der ersten Autoren der Studie: "Die Makrophagenbiologie hat einen entscheidenden Punkt erreicht."
"Viele Studien zur Grundlagenforschung haben gezeigt, wie wichtig [in] gewebsresidente Makrophagen für die Heilung nach Verletzungen sind, aber die Entwicklung von Therapien, die sie fördern, befindet sich noch in einem frühen Stadium", fährt er fort.
„Um diese Zellen erfolgreich für zeitgemäße translationale Interventionen nutzen zu können, müssen wir genau wissen, woher die Zellen stammen, auf die wir abzielen - gewebsresident versus infiltrativ -“, erklärt Lever.
Der Co-Erstautor Dr. Travis D. Hull, Ph.D., sagt: "Diese Arbeit zeigt, dass gewebsresidente Makrophagen die gleiche Plastizität besitzen, die bei anderen immunologischen Zelltypen nachgewiesen wurde."
"Darüber hinaus ist diese Fähigkeit zur Umprogrammierung auf einen frühen ontologischen Phänotyp ein potenzieller Weg für therapeutische Interventionen, wenn die zellulären Signale und Mechanismen dieser Umprogrammierung vollständig aufgeklärt werden können."
Dr. Travis D. Hull, Ph.D.
"Dies ist eine aufregende Entwicklung auf dem Gebiet der [AKI]", sagt Hull und fügt hinzu, dass sie "auch ein therapeutisches Ziel in Bereichen wie der Transplantation darstellen kann, in denen die Bedeutung der Makrophagenbiologie weniger bekannt ist."
