Therapeutischer Effekt von Rapamyzin auf die Entwicklung der polyzystischen Nierenerkrankung in der PKD2-mut-Ratte

Miriam Scheller Therapeutischer Effekt von Rapamyzin auf die Entwicklung der polyzystischen Nierenerkrankung in der PKD2-mut-Ratte Institut für Veterinär-Pathologie der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig und Zentrum für Medizinische Forschung der medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg Eingereicht in 2017 (100 Seiten, 43 Abbildungen, 42 Tabellen, 189 Literaturangaben, 1 Anhang) Schlüsselwörter: ADPKD, PKD2-mut-Ratte, Rapamyzin, Zystenniere Die autosomal dominant vererbte polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) ist die am häufigsten vorkommende genetisch bedingte Nierenerkrankung mit einem Auftreten von 1:500 bis 1:1000 bei Neugeborenen. In 85 % der Fälle liegt eine Mutation im PKD1-Gen auf Chromosom 16 und in 15% der Fälle eine Mutation des PKD2-Gens auf Chromosom 4 vor. Es kommt zu einer Volumenzunahme der Nieren infolge multipler Zysten, vor allem in den proximalen Tubuli, sowie einer interstitiellen Fibrose mit Entzündungszellinfiltration. Desweiteren kann es zu extrarenalen Zysten, vor allem in Leber, Pankreas und Hoden, kommen, ebenso können sich auch intrakranielle Aneurysmen und Herzklappenanomalien ausbilden. Die Nierenfunktion verschlechtert sich progressiv und führt meist in einem Lebensalter von 60 Jahren zu einem terminalen Nierenversagen. Ziel der vorliegenden Studie war es, den therapeutischen Effekt von Rapamyzin auf die Entwicklung der ADPKD in der PKD2-mut-Ratte zu untersuchen und zu klären, ob es einen Therapieerfolg im Vergleich der männlichen und weiblichen Früh- und Spättherapierten und deren Kontrollgruppen gab, und falls ja, ob dieser auch noch nach 2 Monaten Therapiepause bestand. Darüber hinaus sollte geklärt werden, ob eine Geschlechtsdisposition vorlag. Die PKD2-mut-Ratten (n=77) wurden in 10 Gruppen aufgeteilt, die sich in Therapietiere, darunter männliche und weibliche Früh- (mit und ohne Pause) und Spättherapierte, und in deren Kontrollgruppen aufsplitteten. Alle Frühtherapierten erhielten ab Lebenswoche (LW) 3 über einen Zeitraum von 5 LW 0,3 mg/kg KG/d Rapamyzin per os. Den Spättherapierten wurde nach Ablauf des 3. Lebensmonats über einen Zeitraum von 5 LW die gleiche Dosis appliziert. Die Kontrollgruppen erhielten zeitlich entsprechend ein Vehikel. Während der Versuchszeit wurden von allen Tieren an 2 bzw. 3 Zeitpunkten, folgende Parameter zur Evaluierung der Nierenfunktion bestimmt: Blut- (Harnstoff, Kreatinin, Kalzium, Phosphat, Protein, Kalium, Natrium, GOT, GPT, ALP, Cholesterin und Glukose im Plasma) und Urinproben (Harnstoff- und Kreatinin-Clearance und Exkretion) und Erhebung von Stoffwechselkäfigdaten (Körpergewicht, Kot- und Urinvolumen/24h, Futter- und Wasseraufnahme/24h). Für den statistischen Teil wurde das Programm SAS (Version 9.1, SAS Institut, Cary, NC) verwendet. Nach Ablauf der Versuchsdauer in LW 8 (Frühtherapierte) bzw. LW 17 (Frühtherapierte mit Pause und Spättherapierte) fand eine histologische Beurteilung der mit HE- und Azan-Färbung gefärbten Gewebeschnitte, und eine Einteilung mittels eines Gradings bezüglich des Entzündungsgrades, dem Grad der Fibrose (in Mark, Rinde und Übergangsbereich) und der Zystenausprägung (Zystenanzahl und -fläche) statt. Es stellte sich heraus, dass Rapamyzin weder zu einer statistisch signifikanten Reduktion von Harnstoff und Kreatinin im Plasma noch zu einer statistisch signifikanten Erhöhung der Harnstoff- und Kreatinin-Clearance und Reduktion der Exkretion über den Urin führte. Insgesamt waren die Resultate der Nierenfunktionsparameter bei den Spättherapierten besser als bei den Frühtherapierten. Nicht korrelierend hierzu, hatten die Frühtherapierten mit Pause weniger Zysten, ein geringeres Nierengesamtgewicht und eine deutlich geringer ausgeprägte Fibrose in den Nieren als die Spättherapierten, die Ergebnisse waren ebenfalls nicht statistisch signifikant. Mit einzelnen Ausnahmen kam es bei allen zu einem Anstieg von Harnstoff und Kreatinin im Plasma, zu einer Abnahme der Harnstoff- und Kreatinin-Clearance und einer Zunahme der Harnstoff- und Kreatinin-Exkretion, das heißt einer Progression der PKD. Die Mittelwerte genannter Parameter der Therapietiere waren bis auf wenige Ausnahmen geringgradig schlechter als die der Kontrollgruppen, lagen aber immer noch im Normbereich (abgesehen von einzelnen Spättherapierten), was bedeutet, dass die Nierenfunktion bis zum Versuchsende in der 8. bzw. 17. LW noch nicht eingeschränkt war. Die z.T. über den Versuchsverlauf stagnierenden oder auch im Vergleich mit den Kontrolltieren statistisch signifikant besseren Ergebnisse bei den Spättherapierten lassen Rückschlüsse zu, dass der Wirkstoff Rapamyzin bei einer Langzeitbehandlung einen positiven Einfluss auf das Voranschreiten der PKD haben könnte. Grundsätzlich zeigte sich erwartungsgemäß, dass bei sämtlichen untersuchten Parametern, sowohl im Plasma und Urin als auch histologisch, eine deutliche Geschlechtsdisposition bestand, die einen schwereren Krankheitsverlauf bei den Männchen belegte. Ebenso konnte die bekannte negative Körpergewichtsentwicklung durch Rapamyzin belegt werden. In keinem Tier wurden Zysten bzw. eine fibrotische Umgestaltung der Leber nachgewiesen, was die Frage offen lässt, ob es in diesem Ratten-Stamm zu keiner Ausprägung extrarenaler Zysten kommt oder womöglich Rapamyzin hierauf einen positiven Effekt hatte. Zusammenfassend sollten die Ergebnisse jedoch kritisch betrachtet werden, da eine starke Variabilität der PKD-Ausprägung bestand und die Frage der statistischen Signifikanz bei vorliegender Gruppengröße bedingt fraglich ist