Prednisone effects on podocytes - resolving the molecular enigma

Op korte termijn ontrafelen welke veranderingen er op molecuul niveau plaatsvinden in de podocyt tijdens behandeling van nefrotisch syndroom (NS) met prednison. Op lange termijn het ontwikkelen van betere medicijnen voor NS die podocyten kunnen herstellen en minder bijwerkingen hebben.

Junior Postdoc Grant

In elke nier zitten ongeveer een miljoen nierfilters. Deze filters zuiveren het bloed; ze laten water en kleine deeltjes, zoals afvalstoffen, door zodat deze in de urine terecht komen. Eiwitten en bloedcellen passen niet door de filters, deze blijven in het bloed. Bij het nefrotisch syndroom (NS) werken de nierfilters (nefronen) niet goed meer. Daardoor komen er veel eiwitten in de urine terecht. Als gevolg van het eiwitverlies houdt het lichaam meer vocht vast waardoor er vochtophopingen (oedeem) ontstaan. Ook ontstaan er andere problemen, zo zijn de nieren niet meer in staat om alle afvalstoffen uit het bloed te filteren waardoor het lichaam ‘vergiftigd’. De oorzaak van NS is vaak onbekend.
De eerste en belangrijkste schade in de nierfilters ontstaat in specifieke cellen van het filter, de zogenaamde podocyten. Deze podocyten vormen een soort ritssluiting en voorkomen in een gezonde situatie dat eiwitten lekken naar de urine. Tijdens NS raken de podocyten beschadigd en gaat de ritssluiting stuk, waardoor er eiwitten gaan lekken. Na verloop van tijd leidt dit tot ernstige schade en de vorming van littekens in het nierfilter. Uiteindelijk zal de patiënt nierfunctie vervangende therapie nodig hebben, zoals dialyse of niertransplantatie. In sommige gevallen is het voldoende om de symptomen van NS te behandelen en herstelt het nierfilter spontaan. In veel gevallen is er voor het herstel afweer onderdrukkende medicatie nodig. Een veelgebruikt medicijn is prednison. Helaas heeft prednison veel bijwerkingen, waaronder hoge bloeddruk, botontkalking, karakterverandering en het ontstaan van suikerziekte. Maar ook klachten zoals acne, gewichtstoename en slapeloosheid.
Prednison onderdrukt niet alleen de afweer, maar heeft ook een direct effect op podocyten waardoor het nierfilter herstelt. In dit onderzoek wordt uitgezocht hoe prednison precies leidt tot herstel van podocyten. Hiervoor kijkt de onderzoeker in een diermodel en nierweefsel van patiënten naar het effect van prednisonbehandeling op de podocyten.

Vraag/Doelstellingen:
1. Ontrafelen welke moleculaire veranderingen er plaatsvinden in beschadigde podocyten na behandeling met prednison in een diermodel.
2. Nagaan of de meest gevonden moleculaire veranderingen ook zichtbaar zijn in podocyten van mensen.
3. Nagaan of de gevonden veranderingen inderdaad belangrijk zijn door het effect van het verwijderen of stimuleren van relevante moleculen op de overleving van de gekweekte podocyten te bestuderen.

Eerste atlas van zieke genen
De onderzoekers hebben een ‘atlas’ gebouwd. Daarin staan alle genen die actief zijn in podocyten van ratten met een model van nefrotisch syndroom. Het is de eerste atlas in zijn soort. De atlas is openbaar en door andere onderzoekers te gebruiken.

Om de atlas te bouwen, gebruikten de onderzoekers single cell RNA- en ATAC sequencing. Daarmee konden ze in één keer alle 20.000 genen van een individuele, zieke podocyt te bekijken. En ze konden ook zien hoe de activiteit van al die genen verandert als je prednison toevoegt.

Zieke podocyt verbrandt te veel vetten
Bij NS blijken genen actief die zorgen dat de podocyt geen suikers meer kan gebruiken als brandstof. In plaats daarvan gaat de podocyt veel vetten verbranden. De onderzoekers hebben sterke aanwijzingen dat dit schadelijk is voor de podocyt.

Prednison maakt vetverbranding weer normaal
Wanneer de onderzoekers prednison toevoegen aan de podocyten, daalt de vetverbranding weer. De onderzoekers denken dat dit podocyten net een duwtje geeft richting spontaan herstel.

Experimenteel medicijn remt verbranding van vetten
Onderzoekers hebben een experimentele stof die de vetverbranding remt. Deze stof is elders uitgeprobeerd, bij proefdieren met een hartziekte. Daar bleek de stof goed en gericht te werken, met relatief weinig bijwerkingen.

Deze stof wordt nu uitgeprobeerd op mini-niertjes gemaakt van menselijke stamcellen. De mini-niertjes zijn stukjes weefsel van 2 tot 3 millimeter groot. Daarin zitten nierfiltertjes die de onderzoekers een model van nefrotisch syndroom hebben gegeven.

Conclusie
Dit onderzoek heeft een aanknopingspunt opgeleverd voor de ontwikkeling van een nieuw medicijn tegen nefrotisch syndroom (NS). Zo’n nieuw medicijn is hard nodig, omdat de huidige standaard behandeling met prednison veel bijwerkingen heeft.

Om een nieuw medicijn te ontwikkelen, moesten de onderzoekers eerst begrijpen hoe prednison werkt. Ze gebruikten ratten met een model van NS. Podocyten aangetast door NS blijken veel meer vetten te verbranden dan gezonde podocyten. De onderzoekers denken dat het schadelijk is voor podocyten om zoveel vet te verbranden. Prednison blijkt de vetverbranding in podocyten te remmen. Waarschijnlijk helpt dat podocyten om weer te herstellen.

Er loopt nu onderzoek met een experimentele stof die de vetverbranding in podocyten remt, maar hopelijk minder bijwerkingen heeft dan prednison. De experimentele stof wordt uitgeprobeerd op mini-niertjes met een model van NS. Die mini-niertjes zijn gemaakt van menselijke stamcellen.

Mocht blijken dat de stof goed werkt bij mini-niertjes, dan zou de stof verder ontwikkeld kunnen worden voor proeven met patiënten.

Soort: identificatie, validatie in modelsystemen, dier, biobank
Onderwerp: nefrotisch syndroom, podocyten, prednison, nierfilters, mini-niertjes