Medicijnen en afvaltransport: onderzoek naar een complexe wisselwerking

Bij patiënten met chronische nierschade hopen afvalstoffen zich op in het bloed, omdat deze niet meer goed door de nieren worden verwijderd. Dat heeft als gevolg een verhoogde kans op hart- en vaatziektes. Tegen deze cardiovasculaire complicaties krijgen zij medicijnen die op hun beurt moeten worden uitgescheiden door de nieren. Maar in dit proces zit een paradox. Een bepaalde groep afvalstoffen wordt namelijk door dezelfde mechanismen (transportsystemen) uit het bloed verwijderd als deze medicijnen. Er ontstaat bij het uitscheiden dus een concurrentiestrijd tussen de medicijnen die nodig zijn vanwége de effecten van opgehoopte afvalstoffen en de afvalstoffen zelf. Waardoor er weer meer afvalstoffen in het bloed achterblijven, met een verergering van de symptomen van nierschade tot gevolg.

Dat is althans de hypothese van biomedisch ingenieur Aurélie Carlier (Universiteit Maastricht) en farmacoloog Roos Masereeuw (Universiteit Utrecht): medicijnen tegen hart- en vaatziektes blokkeren of verminderen het afvaltransport. Om dat te onderzoeken combineren ze experimenten in het lab met een computermodel. Er zijn namelijk veel medicijnen, maar nog veel meer afvalstoffen. Het is dan ook onmogelijk om de combinaties allemaal in het lab te onderzoeken, maar met een computermodel lukt dat wel.

Wiskundig model
De onderzoekers zetten bepaalde cellen die transporteiwitten bevatten in kweek. Daarin kijken ze hoe snel bepaalde veelgebruikte medicijnen worden verwijderd. Datzelfde doen ze voor bepaalde afvalstoffen, en later ook voor combinaties van medicijnen en afvalstoffen. Die gegevens zetten ze direct in een wiskundig model, zodat ze voorspellingen kunnen doen over hoe de medicijnen de uitscheiding van afvalstoffen kunnen beïnvloeden. De voorspellingen vergelijken ze weer met wat er in de celkweek gebeurt. Door die wisselwerking tussen experimentele en wiskundige technieken, bepalen ze welke combinaties er verder nog getest moeten worden.
Mocht de hypothese waar zijn, dan bestaan er voor sommige medicijnen alternatieven. Carlier: ‘We zouden redelijk snel dan via campagnes met nefrologen en patiënten meer bewustzijn kunnen creëren, zodat er andere medicijnen voorgeschreven kunnen worden.’

Minder bijwerkingen
Voor patiënten betekent dit minder symptomen van nierschade en minder bijwerkingen van de medicijnen. ‘En we hopen dat ook de progressie van de ziekte trager gaat. Die veronderstelling gaan we niet met deze studie bewijzen, over de langetermijneffecten kunnen we hierna nog niks zeggen. Onze expertise is het wiskundige en experimentele deel, dus hopelijk kunnen anderen hierna uitgebreider klinisch gaan kijken wat de langetermijngevolgen zijn als we patiënten andere medicijnen geven. Met dit project hopen we over drie jaar te weten welke medicijnen het transport van afvalstoffen blokkeren of verminderen, en welke alternatieven we kunnen bieden.’

‘Dit project is een mooie samenwerking tussen experimenteel, in vitro werk, een klinisch aspect – uitgevoerd door nefroloog Karin Gerritsen – en computationeel werk’, vertelt Carlier. ‘We brengen al die methodologieën samen om er optimaal gebruik van te maken. Je ziet het niet zo heel vaak, maar we zijn ervan overtuigd dat dit de manier is om een moeilijk probleem als dit aan te pakken.’