Fibrose-assoziierte Biomarker – Einfluss der Behandlung mit Serelaxin im murinen Nierenfibrose-Modell und prädiktiver Aussagewert in der pulmonalen Hypertonie

Die Fibrose stellt aufgrund ihrer hohen Prävalenz in der Bevölkerung, der schlechten Prognose für die Patienten, sowie der komplexen Pathophysiologie ein sehr wichtiges Forschungsgebiet mit einem hohen Bedarf an neuen Therapeutika dar. Serelaxin zeigte in diversen Indikationen bereits eine organprotektive Wirkung, welche unter anderem auf die antifibrotischen Eigenschaften der Substanz zurückzuführen sind. Hier könnte der second messenger cGMP und die abhängige Proteinkinase cGKI eine entscheidende Rolle spielen. Auch in der Therapie der pulmonalen Hypertonie sind cGMP-modulierende Pharmaka, wie z. B. Inhibitoren der Phosphodiesterase 5 oder Stimulatoren der löslichen Guanylatzyklase, im Einsatz. Aufgrund der schlechten Prognose ist hier der Bedarf an weiteren innovativen Pharmaka als auch neuen prognostischen Markern – beispielsweise Fibrose-assoziierten Biomarkern – hoch. Ziel der Arbeit war es, einerseits Erkenntnisse über cGKI – eine cGMP-abhängige Proteinkinase – und deren Substrate in der renalen Fibrose unter Einfluss von Serelaxin zu gewinnen. Dies wurde in Wildtyp- sowie cGKI-KO Mäusen mithilfe der unilateralen Ureterligation untersucht, welche ein etabliertes Modell für die tubulointerstitielle Nierenfibrose darstellt. Zusätzlich wurde getestet, ob durch die Gabe des PDE5-Inhibitors Zaprinast ähnliche bzw. additive antifibrotische Effekte in der Niere erzielt wurden. In einer weiteren Untersuchung wurde anschließend an Patienten mit pulmonaler Hypertonie die klinische Relevanz ausgewählter Fibrose-assoziierter Biomarker – der MMP/TIMP-Verhältnisse – evaluiert, indem ein biologischer Marker identifiziert wurde, der mit dem Krankheitsverlauf sowie der Prognose assoziiert ist und zugleich mit den antifibrotischen Effekten von Serelaxin verknüpft ist. Im renalen Nierenfibrose-Modell waren die cGMP-Konzentrationen im fibrotischen Nierengewebe nach 7-tägiger Behandlung mit Serelaxin, Zaprinast sowie der Kombination beider Pharmaka erhöht. In WT Mäusen konnten ähnliche über die NO-cGMP-abhängige Proteinkinase cGKI vermittelte antifibrotische Effekte in allen drei Behandlungsgruppen beobachtet werden. Die Verabreichung von Serelaxin führte hierbei vermutlich über die Hemmung der Smad2- und ERK1-Phosphorylierung zu einer Reduzierung von Bestandteilen der extrazellulären Matrix (z. B. Kollagene, Fibronektin). Die 7-tägige Behandlung mit dem Phosphodiesterase-5-Hemmer Zaprinast resultierte in einer tendenziell verringerten ERK1- und ERK2-Phosphorylierung ohne Einfluss auf die Smad2-Phosphorylierung. Zusätzlich wurde mit Zaprinast die antifibrotische Wirkung über cGKI-unabhängige Mechanismen vermittelt. Die Kombination der beiden cGMP-erhöhenden Therapieoptionen war nicht antifibrotisch wirksamer als die jeweiligen Einzelsubstanzen. Matrix-Metalloproteinasen – Proteine, die für den Umbau der extrazellulären Matrix verantwortlich sind – wurden nur durch die 7-tägige Serelaxin-Behandlung positiv moduliert, indem das in der Fibrose stark erhöhte Angebot an MMP2 reduziert wurde. Die in der Fibrose nahezu unveränderte MMP9-Proteinexpression wurde nach Serelaxin-Gabe lediglich vermehrt in die aktive Form überführt. Weiterhin wurde in Patienten mit pulmonaler Hypertonie die klinische Relevanz von Matrix-Metalloproteinasen (MMP2, MMP9) und deren Inhibitoren (TIMP1, TIMP4) untersucht. Dazu wurde in einem Patientenkollektiv mit idiopathischer pulmonalarterieller Hypertonie (n=24) sowie pulmonaler Hypertonie aufgrund einer Linksherzinsuffizienz (n=11) nachgewiesen, dass durch den Fibrose-assoziierten Biomarker MMP2/TIMP4 ein Zusammenhang mit der Hämodynamik (mPAP, PVR) sowie der rechtsventrikulären Funktion (TAPSE) gezeigt werden konnte. Zusätzlich war MMP2/TIMP4 in Patienten mit iPAH prädiktiv für das klinische Outcome (klinische Verschlechterung, Tod). Die Ergebnisse dieser Arbeit haben also gezeigt, dass Serelaxin in der Nierenfibrose über die NO-cGMP-cGKI-Signalkaskade antifibrotisch wirkt, unter anderem durch die Modulation der Matrix-Metalloproteinasen. Zusätzlich haben sich Matrix-Metalloproteinasen und deren Inhibitoren bei Patienten mit pulmonaler Hypertonie, einer kardiovaskulären Erkrankung charakterisiert durch fibrotischen Gewebeumbau, als prognostisch wertvoll erwiesen