Establishment of long-term functional human proximal tubular cells on artificial membranes

Het doel is om proximale tubulusepitheelcellijnen te kweken waarvan de functionaliteit op langere termijn (tot minimaal 30 dagen) behouden blijft. Uiteindelijk toepassing in een nieuwe nierfunctievervangende behandeling.

In patiënten met chronisch nierfalen kan een deel van de nierfunctie vervangen worden door hemodialyse. Hemodialyse filtert overtollig vocht en afvalstoffen uit het bloed in een kunstnier. Hemodialyse vervangt echter alleen de functie van de nierfilters, en niet de eigenschappen van de nierbuisjes (tubuli) zoals reabsorptie, en metabole (stofwisselings), endocriene (hormonale) en immunologische (afweer) activiteiten. Dit draagt op de lange termijn bij aan verhoogde concentraties van uremische toxines (schadelijke gifstoffen) in het lichaam.

Het vervangen van de functies van tubuli is mogelijk een nieuwe doorbraak in de nierfunctievervangende behandeling. Door nierepitheelcellen te kweken op membranen kan een tubulus worden nagebouwd die niet-dialyseerbare afvalstoffen actief uitscheidt, en glucose, electrolyten en water kan reabsorberen. (Epitheel is de buitenbekleding van weefsel). Proximale tubuluscellen (cellen van het eerste deel van de tubuli) zijn uitgerust met een breed scala aan transporteiwitten die zorgdragen voor de actieve uitscheiding van zowel lichaamseigen als lichaamsvreemde stoffen in de urine. Het is mogelijk om proximale tubulusepitheelcellen (PTEC) te isoleren uit urine of nierweefsel, en deze door genetische modificatie te immortaliseren. (Immortaliseren van cellen; 'onsterfelijk maken', verloopt bv. via een viruseiwit dat de natuurlijke celveroudering uitschakelt). Inmiddels zijn er humane PTEC gemaakt die verschillende specifieke tubuluseigenschappen hebben. Een probleem met tubuluscellijnen is dat ze niet lang stabiel blijven en dat de cellen snel hun specifieke functies verliezen. De ontwikkeling van langdurig stabiele cellijnen van tubuluscellen, met behoud van de transporteiwitten voor het nabootsen van de reabsorptie, is gewenst.

In dit project is gestreefd naar het verkrijgen van meer inzicht in de grote verscheidenheid aan uremische toxines en de mogelijke schadelijke invloed van deze stoffen op de cellen van de proximale tubulus. De hypothese is dat geïmmortaliseerde tubulusepitheelcellijnen ontwikkeld kunnen worden waarvan de functionaliteit op langere termijn (tot minimaal 30 dagen) behouden blijft.

Vraagstelling:
1.Het ontwikkelen van proximale tubulusepitheelcellen (PTEC) uit urine en nierweefsel, groeiend in eencellige lagen op dialysemembranen.
2.Het karakteriseren van de functionele en morfologische eigenschappen van de PTEC (behoud van de juiste positie in de cellagen, celfuncties).
3.Het karakteriseren van de transportactiviteit (ionen, uremische gifstoffen) van de PTEC.

Dit project had als doel om proximale tubulusepitheelcellijnen (PTEC) te kweken die hun functionaliteit gedurende langere periode (tot minimaal 30 dagen) behouden. Hiervoor is gestreefd naar het verkrijgen van meer inzicht in de effecten van uremische toxines (schadelijke gifstoffen) op het functioneren van proximale tubulustransporters.

Het onderzoek toont aan dat verschillende uremische toxines een interactie aangaan met twee belangrijke effluxpompen van PTEC, namelijk MRP4 en BCRP. (Efflux; actief transport van stoffen uit de cel). Dergelijke interacties kunnen leiden tot een verminderde uitscheiding van uremische toxines. Verschillende uremische toxines vertoonden verschillende effecten op het uiterlijk van PTEC.

Verder is aangetoond dat een veelvoud aan uremische toxines een remmend effect heeft op de activiteit van bepaalde enzymen die betrokken zijn bij de afbraak van medicijnen. Bovendien hadden meerdere uremische toxines een negatief effect op essentiële onderdelen van de cellulaire energiehuishouding.

Met behulp van NMR spectroscopie zijn twee tot nog toe onbekende uremische toxines geïdentificeerd, te weten DMSO2 en 2-hydroxyisoboterzuur. (De techniek NMR spectroscopie maakt gebruik van magnetische eigenschappen om stoffen te kunnen karakteriseren). Beide stoffen blijken een negatieve invloed te hebben op het uiterlijk en de functionaliteit van de humane proximale tubuluscellijn (ciPTEC), zonder celdood te induceren. Deze resultaten ondersteunen dat NMR spectroscopie een zeer nuttige techniek kan zijn in de zoektocht naar nieuwe signaalstoffen van chronisch nierfalen, alsmede in de ontdekking van nieuwe metabolieten (producten van stofwisseling) die wellicht een bijdrage leveren aan het verslechteren van de nierfunctie.

In conclusie, de uitkomsten van dit project hebben bijgedragen aan de uitbreiding van kennis over de uremische toxines die zich ophopen tijdens chronisch nierfalen, en hoe deze mogelijk schadelijk kunnen zijn voor nierpatiënten. Dit verhoogde inzicht legt een goede fundering voor toekomstig onderzoek naar chronisch nierfalen.

Soort: cellijnen; toegepast niet-klinisch
Onderwerp: proximale tubulusepitheelcellen (PTEC), celgroei op membranen, immortaliseren van cellen, uremische toxines, tubulustransporters