Kongress für Nephrologie 2011

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1 Erscheinungsort: Wien; Verlagspostamt: A-8600 Bruck/Mur Jahrgang 13, Ausgabe 4/11 Kongress für Nephrologie Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Nephrologie in Berlin Verehrte Kolleginnen und Kollegen, ISSN alle Mitglieder des Berliner Organisations- Komitees möchten Sie zum 3. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Nephrologie in der Hauptstadt begrüßen. Wir freuen uns, dass Sie uns das Vertrauen geschenkt haben, diesen Kongress auszurichten und hoffen, Ihnen ein allseits rundes und interessantes Programm bieten zu können. Der Kongress findet in einem besonderen Jahr statt, in einem Jahr, in dem viele Deutsche zum ersten Mal wahrgenommen und verstanden haben, was Nephrologie und Nephrologen sind. Neben der erfolgreichen und öffentlich sehr beachteten Lebendspende von Herrn Walter Steinmeier, die die Transplantation in das Bewusstsein vieler Deutscher rückte, hat die EHEC-HUS- Epidemie die wichtige Rolle der Nierenfunktion und der Nephrologie in Deutschland sichtbar gemacht. Die Leis tungsfähigkeit, das hohe Organisationsniveau und die Innovationsfähigkeit der deutschen Nephrologie wurde eindrücklich unter Beweis gestellt. Der Kongress will versuchen, diese Rolle weiter zu verstärken und auch den Beitrag der Nephrologen auf Feldern wie der Nierentransplantation, bei extrakorporalen Verfahren nicht nur bei Immunerkrankungen, sondern auch bei Herzinsuffizienz herauszustellen. Dies dient nicht nur der Erhaltung von nephrologischen Fachabteilungen in Krankenhäusern, sondern auch der Gewinnung eines qualifizierten und interessierten Nachwuchses, der dringend notwendig ist für den Fortbestand des Faches. Zu unserem Tagungsort muss man nicht viel sagen, sehen Sie sich einfach um, was sich in Berlin alles verändert hat seit dem letzten Kongress Die Stadt ist ständig im Wandel und heute nicht umsonst eine der attraktivsten Metropolen weltweit. Wir freuen uns, Sie in Berlin zu sehen. Ihre Prof. Dr. Ulrich Frei Prof. Dr. Christiane Erley Prof. Dr. Friedrich C. Luft INHALT Stipendien Symposien Zielblutdruck und Zielblutzucker bei Dialysepatienten Kongresse und Veranstaltungen Archiv:

2 dynamite.ch MIRCERA : 1x pro Monat und der Hb-Spiegel ist im Lot *,1,2 Ganz einfach. Für alle erwachsenen Patienten mit renaler Anämie.* Gekürzte Fachinformation: MIRCERA (methoxy polyethylen glycol-epoetin beta). Indikation: Roche Pharma (Schweiz) AG 4153 Reinach Behandlung der renalen Anämie bei chronischer Nierenerkrankung bei dialysierten und nicht dialysierten erwachsenen Patienten. Dosierung / Anwendung: Korrektur bei Nicht-Dialysepatienten: Anfangsdosis von 1.2 μg / kg Körpergewicht s.c. 1 x pro Monat zur Anhebung des Hb-Wertes über 10 g / dl. Korrektur bei Dialysepatienten: 0.6 μg / kg Körpergewicht s.c. oder i.v. alle 2 Wochen. Bei Erreichen des Hb-Zielwertes über 10 g / dl kann 1 x pro Monat das Doppelte der vorher alle 2 Wochen verabreichten MIRCERA -Dosis injiziert werden. Therapieumstellung von rhuepo oder Darbepoetin alfa: Direkte Umstellung auf MIRCERA 1 x pro Monat. Die Anfangsdosis ist abhängig von der Dosis des bisher verabreichten Epoetin oder Darbepoetin alfa und beträgt μg 1 x pro Monat. Kontraindikationen: Überempfindlichkeit gegenüber dem Wirkstoff oder einem der Hilfsstoffe. Schwer kontrollierbare Hypertonie. Warnhinweise und Vorsichtsmassnahmen: Hb-Spiegel über 12 g / dl können mit einem gesteigerten Risiko kardiovaskulärer Ereignisse einhergehen. Interaktionen: Klinische Studien erbrachten keine Hinweise auf eine Interaktion von MIRCERA mit anderen Arzneimitteln. Schwangerschaft / Stillzeit: Es liegen bezüglich Schwangerschaft / Stillzeit keine ausreichenden Daten vor. Unerwünschte Wirkungen: Hypertonie, Thrombose am Gefässzugang, Exanthem, Überempfi ndlichkeit, hypertensive Enzephalopathie. Packungen: 30, 50, 75, 100, 120, 150, 200, 250, 360 μg methoxy polyethylen glycolepoetin beta Injektionslösungen als Fertigspritzen. 50 μg methoxy polyethylen glycolepoetin beta Injektionslösung als Durchstechflasche. Verkaufskategorie A. Stand: Weitere Informationen entnehmen Sie bitte dem Arzneimittel-Kompendium der Schweiz. 1 Macdougall, IC et al., C.E.R.A. Corrects Anemia in Patients with Chronic Kidney Disease not on Dialysis: Results of a Randomized Clinical Trial. Clin J Am Soc Nephrol, 3: , Levin, NW et al., Intravenous methoxy polyethylene glycol-epoetin beta for haemoglobin control in patients with chronic kidney disease who are on dialysis: a randomized non-inferiority trial (MAXIMA). Lancet, 370: , * Bei allen erwachsenen Patienten mit renaler Anämie in der Erhaltungsphase. 09 / 2010 Tel , Fax

3 Forschungsstipendium Forschungsstipendium der Deutschen Nierenstiftung an Frau Dr. Barbara Schormaier, München* Metabolic Profiling: Identifizierung von Biomarkern bei Dialysepatienten mit symptomatischem Restless-Legs-Syndrom Frau Dr. rer. nat. Barbara Anna Irmgard Schormaier wurde am 16. November 1979 in Ingolstadt geboren. Sie studierte Biologie an der Ludwig- Maximilians-Universität München und an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Sie promovierte am Institut für Humangenetik des Helmholtz-Zentrums in München. Dort arbeitet Frau Dr. Schormaier seit 2009 als wissenschaftliche Mitarbeiterin (Gruppenleitung: Frau Prof. Dr. J. Winkelmann). Ein symptomatisches Restless-Legs- Syndrom (RLS) ist eine der häufigs - ten Ursachen für Schlafstörungen bei Dialysepatienten, denn es betrifft zwischen 18 und bis zu 70% der dialy - sepflichtigen Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz [Merlino G, Nephrol Dial Transplant 21: , 2006; Hui D, Med Sci Monit 8: , 2002]. Damit tritt es hier deutlich häufiger auf als in der Normalbevölkerung, in der altersabhängig ein Anteil von bis zu 10% unter einem idiopathischen RLS leidet [Allen RP, Sleep Med 4: , 2003]. Das RLS manifestiert sich als Schlaf-assoziierte Bewegungsstörung, die durch einen starken, unstillbaren Bewegungsdrang in den Beinen und oftmals schmerzhafte Missempfindungen in der Tiefe der Waden gekennzeichnet ist. Die Symptome treten ausschließlich in Ruhesituationen abends oder nachts auf. In schweren Fällen können sie auch dauerhaft und tagsüber auftreten. Eine kurzfristige Linderung der Beschwerden ist zu Beginn der Erkrankung durch Bewegung der Beine oder Umhergehen möglich, langfristig ist jedoch eine medikamentöse Therapie notwendig, wobei bevorzugt L-Dopa oder Dopaminagonisten eingesetzt werden. Diese wirken jedoch oft nur kurzzeitig und sind mit teilweise schweren Nebenwirkungen verbunden. Insbesondere kann es zu einer sogenannten Augmenta tion kommen, d. h., einem Wiederauftreten der RLS-Symptome unter Medikamenteneinnahme, mit Symptomverschiebung in den Tag, Auftreten an anderen Körperstellen und einer Intensitätszunahme [Allen RP, Sleep Med 4: , 2003]. RLS-betroffene Dialysepatienten haben eine deutlich verringerte Schlafqualität, brechen häufiger vorzeitig die Dialysesitzungen ab und haben zusätzlich ein erhöhtes Risiko für depressive Symptome und Herz-Kreislauferkrankungen. Weiterhin haben sie ein um 39 bis 85% erhöhtes Sterberisiko im Vergleich zu Dialysepatienten ohne RLS [Winkelman JW, Am J Kidney Dis 28: , 1996; Unruh ML, Am J Kidney Dis 43: , 2004; Szentkiralyl A, J Psychosom Res 67: , 2009; La Manna G, Nephrol Dial Transplant 26: , 2010]. Eine Verbesserung der Diagnose- und Therapiemöglichkeiten ist daher unbedingt erforderlich. Die Ätiologie des RLS bei Dialysepatienten ist noch nicht aufgeklärt. Genetische Prädisposition spielt eine Rolle [Schormair B, J Med Genet 48: , 2011], aber verschiedene Studien lassen vermuten, dass die Akkumulation von Stoffwechselabbauprodukten aufgrund unzureichender Nierenfunktion entscheidend zur Entstehung eines RLS beiträgt. So steigt bereits mit beginnender Verschlechterung der Nierenfunktion die Prävalenz des RLS. In einer Studie von 138 Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz hatten 10.9% der Patienten ein RLS im Gegensatz zu nur 3.3% in der gesunden Kontrollpopulation [Merlino G, Mov Disord 25: , 2010]. In mehreren Fallserien wurde eindeutig gezeigt, dass sich nach Normalisierung der Nierenfunktion, z. B. nach einer erfolgreichen Nierentransplantation, die RLS-Symptome meist vollständig zurückbilden [Yasuda T, Clinical Transplants 1986, p. 138; Winkelmann J, Mov Disord 17: , 2002]. Verschlechtert sich nach einer Transplantation im Laufe der Zeit die Nierenfunktion wieder, so tritt auch das RLS wieder auf [Winkelmann J, Mov Disord 17: , 2002]. Aus diesen Befunden leitet sich eine Korrelation des Auftretens des RLS mit der Verschlechterung der Nierenfunktion ab. Man geht davon aus, dass die Anreicherung eines oder mehrerer RLS-auslösender metabolischer Faktoren im Blut, die durch die Dialyse gar nicht oder nur unzureichend entfernt werden, zum Auftreten der Erkrankung führt. Bisher wurden für die Identifizierung solcher Faktoren Nr. 4,

4 Forschungsstipendium in erster Linie verschiedene Parameter der Dialysetherapie (z. B. Harnstoffreduktionsrate, Kt/V, Dialysetechnik und -frequenz) und Standardlaborwerte zwischen Dialysepatienten mit und ohne RLS verglichen, wobei keine eindeutige und reproduzierbare Assoziation eines Parameters mit dem RLS gezeigt werden konnte [Mucsi I, Nephrol Dial Transplant 20: , 2005; Merlino G, 21: , 2006; La Manna G, Nephrol Dial Transplant 26: , 2011; Araujo SM, Sleep Med 11: , 2010]. In der nun geplanten Studie soll eine erweiterte biochemische Analyse von Serum durchgeführt werden, um metabolische Faktoren und damit Biomarker für das RLS zu identifizieren, die bei Niereninsuffizienz unter Dialyse die RLS-Symptome auslösen. Mittels moderner Hochdurchsatz- Technologie wird ein sogenanntes Metabolic Profiling des Serums durchgeführt, bei dem über 200 Metabolite, also niedermolekulare Zwischenund Abbauprodukte aus verschiedenen Stoffwechselwegen nachgewiesen und quantifiziert werden [Psychogios N, PLOS One 6:e16957, 2011]. Die Identifizierung der einzelnen Metabolite erfolgt durch eine Kombination von Flüssig- oder Gaschromatographie und anschließender Massenspektrometrie. Die Metabolit-Profile werden für RLS-positive und RLSnegative Dialysepatienten erstellt und zwischen beiden Gruppen verglichen. Da die Vergleichsgruppen so ausgewählt werden, dass sie sich hinsichtlich klinischer und demographischer Daten nicht signifikant unterscheiden, können Abweichungen zwischen den Metabolit-Profilen auf Vorliegen bzw. Nicht-Vorliegen eines RLS zurückgeführt werden. Die Identifizierung eines Biomarkers hat großes Potential. Als direkte klinische Konsequenz ergibt sich die Möglichkeit einer besseren und objektiven Diagnostik sowie präventiven Risikoabschätzung. Dementsprechend wäre je nach Faktor auch eine frühzeitige Einleitung präventiver Maßnahmen bei RLS-suszep - tiblen Patienten möglich. Darüber hinaus ist die Identifizierung des metabolischen Faktors für das RLS eine Grundlage für die Entwicklung neuer, besserer Therapiemöglichkeiten und die Entwicklung von zielgerichteten Medikamenten. *gesponsert von Roche Pharma GmbH 4 Nr. 4, 2011

5 Fritz-Scheler-Stipendium Fritz-Scheler-Stipendium an Frau Dr. Susanne Mühlfeld, Aachen* Analyse von Mikrovesikeln im Urin ein neuartiger Ansatz zur Früherkennung und Aktivitätsbeurteilung von Nierenerkrankungen Frau Dr. Anja Susanne Mühlfeld wurde am 2. März 1973 in Rheinberg-Orsoy geboren. Sie studierte Medizin an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und promovierte dort in der Klinik für Nephrologie und Rheumatologie. Nach einem Forschungsaufenthalt am Department of Pathology, University of Washington, Seattle, arbeitet sie seit Oktober 2003 an der Medizinischen Klinik II der RTWH bei Prof. J. Floege. Sowohl die Früherkennung als auch die Aktivitätsbeurteilung von Nierenerkrankungen haben großen Einfluss auf die Therapie-Steuerung, insbesondere die Sekundär-Prävention, und könnten besser als bisherige Methoden helfen, Endstadien wie Dialysepflichtigkeit oder Transplantation zu vermeiden. Für den Patienten bedeutet dies eine deutlich verbesserte Lebensqualität, aber auch der sozioökonomische Aspekt durch die Einsparung von Ressourcen im Gesundheitssystem, die durch die teure Nierenersatztherapie entstehen, kann nicht außer Acht gelassen werden. Es existieren zwar Methoden zur Früherkennung von Nierenschäden, aber diese Methoden sind nicht spezifisch und/oder nicht sehr sensitiv. Beispielsweise kann eine Mikroalbuminurie auch aus einer Herzinsuffizienz oder aus einer schlecht eingestellten Hypertonie resultieren. Eine höhergradige Protein - urie, die spezifischer Nierenerkrankungen anzeigt, tritt meist erst später im Verlauf von Nierenerkrankungen auf. Serumparameter wie das Serumkreatinin ändern sich erst bei schon deutlich Abb 1: Elektronenmikroskopisches Bild von mittels differenzieller Zentrifugation aus dem Urin gewonnenen Mikrovesikel. fortgeschrittener Niereninsuffizienz und sind für die Früherkennung nicht geeignet. Eine Mikrohämaturie hat ihre Ursache meist in nicht-renalen Pathologien. Noch bedeutsamer erscheint aber die Tatsache, dass keine der klinisch verfügbaren Methoden zwischen aktiven z. B. entzündlichen Prozessen in den Nieren und narbigen Defekten unterscheiden kann. Versuche, renale Schäden über spezifische Proteine im Urin zu diagnostizieren, sind schwierig, weil die Proteine oft in zu geringer Konzentration vorliegen (z. B. Nephrin, Podocin) und die grundsätzliche Problematik existiert, dass Proteine tubulär rückresorbiert werden bzw. im Urin häufig instabil sind oder proteolytisch verdaut werden. In der Vergangenheit wurde deshalb versucht, über den Nachweis einzelner mrnas im Urin die Diagnose einer spezifischen Nierenerkrankung zu stellen bzw. Marker für ihren Verlauf oder Aktivitätsgrad zu bekommen. Leider konnte sich auch diese Methode aufgrund der schnellen Degradation von RNA im Urin nicht durchsetzten. Eine Arbeitsgruppe unserer Abteilung konnte die Podozyturie als guten Aktivitätsmarker in verschiedenen tierexperimentellen Krankheitsmodellen etablieren. Allerdings ist die Anzüchtung vitaler Podozyten aus Urin aufwendig und für den klinischen Alltag nicht geeignet. Ein Nachweis von Podozyten im Urin mittels FACS gelang sowohl uns als auch anderen Arbeitsgruppen bisher nicht. Zusätzlich wird bei der Diagnostik vitaler Zellen im Urin der viel größere Anteil apoptotischer Zellen außer Acht gelassen (vermutlich ist bei einer glomerulären Schädigung die Podozyten- Apoptose ein viel häufigeres Ereignis als die Ausscheidung von vitalen Podozyten im Urin). Der Nachweis von Exosomen bzw. Mikrovesikeln aus dem Urin bietet einen Nr. 4,

6 Fritz-Scheler-Stipendium interessanten Alternativ-Ansatz zur Früherkennung, Artdiagnose und Verlaufskontrolle von Nierenerkrankungen. Exosomen sind kleine Zellmembran- Vesikel, die nach exozytischer Fusion von multivesikulären Endosomen mit der Zelloberfläche sezerniert werden und im Urin und anderen Körperflüssigkeiten nachweisbar sind. Ihre Isolation erfolgt über differentielle Ultrazentrifugation. Exosomen zeichnen sich durch ihre Entstehung aus den multivesikulären Körperchen ( multivesicular bodies ), aber auch durch ihre spezifische Größe von ca nm aus. Sie enthalten Plasma, Proteine und RNA der Ursprungszellen. Ihre Aufgabe besteht, soweit bisher bekannt, in der Zell-Zell-Kommunikation und dem interzellulären Protein- und mrna-austausch. Ein großer Vorteil des Mikrovesikelnachweises gegenüber freien Proteinen oder RNA scheint die relative Stabilität dieser Partikel im Urin zu sein. Vor allem die gegenüber exogenen RNasen sehr anfälligen Nukleinsäuren scheinen durch die umgebenden Zellmembranen relativ geschützt zu sein Abb 2: Western Blot für TSG 101: 1: Normalurin, 2: Positivkontrolle, HEK-Zelllysat, 3: IgAN mit FSGS, 4: Negativkontrolle In Vorversuchen konnte die Methodik der Mikrovesikelisolation aus dem Urin in unserem Labor etabliert werden. Nach differentieller Zentrifugation des Urins von humanen Probanden gelang uns der elektronenmikroskopische Nachweis von typischen Mikrovesikeln (Abb. 1). Zusätzlich konnten wir mittels Wes - tern Blot TSG101 als exosomales Protein in den Proteinlysaten der Exosomenisolate nachweisen (Abb. 2). Auch gelang der in der Literatur beschriebene Nachweis von podozytären (Podocin, Podocalyxin) und tubulären Proteinen (Aquaporin 2). Allerdings konnten nicht alle im Vorfeld publizierten Eiweiße trotz gleicher Antikörper und Westernblot-Methodik nachvollzogen werden. Hier fiel vor allem die hohe Anzahl unspezifischer Banden auf. Auch erforderte der Nachweis mittels Western Blot große Mengen an Protein, sodass die im Rahmen von Tierversuchen zu gewinnenden Urinmengen von weniger als 10 ml nicht ausgereicht hätten. Bestätigt wurden diese methodischen Schwierigkeiten im Verlauf von anderen Arbeitsgruppen, die eine persistierende Vermischung der Exosomen mit anderen natürlicherweise im Urin ausgeschiedenen Proteinen (Albumin, α1-antitrypsin, Tamm- Horsfall-Protein) beschrieben. Um diese methodischen Schwierigkeiten auf Proteinebene zu überwinden, entschieden wir uns, auf die mrna- Ebene auszuweichen. Im Verlauf gelang der RNA-Nachweis nach Mikrovesikel-Isolation und nachfolgender RNA- Isolation und mrna-amplifikation. Nach Etablierung der Methodik wurde schließlich eine erste tierexperimentelle Pilotstudie durchgeführt, indem bei Ratten mit Hilfe von Puromycin- Aminoglykosid (PAN) ein Podozytenschaden induziert wurde. Bei diesen Tieren wurden zu den Zeitpunkten 0,5 Tage und 10 Tage jeweils 16 h- Sammel urin gewonnen. Aus den Urinproben wurden Mikrovesikel isoliert, RNA gewonnen, amplifiziert und die gewonnene mrna schließlich mittels Genarrayanalysen ausgewertet. Hieraus ergaben sich 887 mindestens 1,5-fach unterschiedlich exprimierte Gene. Mehrheitlich fanden sich darunter Gene, die mit dem Zyto skelett bzw. mit oxidativem Stress assoziiert sind; zwei Bereiche, die in der Pathogenese der PAN eine wichtige Bedeutung haben. Eine andere Gruppe an Genen ist in den Apoptosesignalweg involviert. Aus diesen Genen konnte eine Reihe von Genen identifiziert werden, die ausschließlich in der Frühphase der Erkrankung am Tag 5, unmittelbar nach Auftreten der Proteinurie, herauf oder herab reguliert sind und sich somit potentiell als Frühmarker der glomerulären Schädigung eignen würden. Projektplan: Im Rahmen dieses Projektes sollen die in den Vorarbeiten identifizierten Gene verifiziert und weiter untersucht werden (rtpcr, Western blot, Immunhis - tochemie). Die hierbei identifizierten Kandidatengene sollen zusätzlich in anderen proteinurischen Tiermodellen mit definiertem Verlauf weiter untersucht werden. Der Fokus der Untersuchungen wird hierbei vor allem auf der Frühphase der jeweiligen Erkrankung liegen, um vor allem Marker zu identifizieren, die sich für die Früherkennung glomerulärer Erkrankungen eignen. Die entstehenden Daten sollen dann im Verlauf auf humane Proben aus unserer schon bestehenden Urindatenbank übertragen werden. Ziel des Projektes ist es, die Analyse von Urin-Mikrovesikeln als neuartigen Ansatz zur frühen Diagnose und Verlaufskontrolle von Nierenerkrankungen weiter zu etablieren. *gesponsert von der Stiftung Prävention des Kuratoriums für Dialyse und Nierentransplantation Nr. 4, 2011

7 Forschungsstipendium Forschungsstipendium der Deutschen Nierenstiftung an Herrn Dr. Rafael Kramann, Aachen Mesenchymale Stammzellen: Trigger der ektopen vaskulären Ossifikation im chronisch niereninsuffizienten Patienten? Herr Dr. med. Rafael Kramann wurde am 19. November 1981 in Euskirchen geboren. Er studierte Medizin an der RWTH Aachen und promovierte dort in der Klinik für Kardiologie und Angiologie bei Professor Dr. Hoffmann. Er arbeitet seit Januar 2008 als Assistenzarzt in der Klinik für Nephrologie und Klinische Immunologie (Medizinische Klinik II) des Universitätsklinikums der RWTH Aachen bei Professor Dr. Floege. Sein wissenschaftlicher Schwerpunkt liegt in der Erforschung der Rolle von mesenchymalen Stammzellen (MSC) als Perizyten in der gesteigerten vaskulären Verkalkung von chronisch nieren - insuffizienten Patienten. Tatsächlich lassen sich in 10-20% der humanen atherosklerotischen Gefäße und Herzklappen eine vollständige Knochenarchitektur mit allen Stadien der enchondralen Ossifikation und sogar vollständigen Knochenmarkshöhlen nachweisen. Dies ist ohne neuartige Konzepte, die Osteoprogenitor-Zellen einschließen, schwer zu erklären. Neuere Arbeiten zeigen, dass MSC mit osteogenem Potential als Perizyten subendothelial in der Gefäßwand existieren. In Kooperation mit dem Institut für Pathologie (Dr. Rebekka Schneider) konnte Herr Dr. Kramann in einer kürzlich publizierten Arbeit zeigen, dass urämische Kultur-Bedingungen (Zugabe von 20% gepooltem Serum von Dialysepatienten) zu einer osteogenen Differenzierung von humanen MSC führen. Die Kultur von MSC im urämischen Milieu führte zur gesteigerten Expression von BMP2-Rezeptor (Tag 7), alkalischer Phosphatase (einem frühen Indikator Dr. Rafael Kramann der osteogenen Konversion; Tag 14) sowie Knochen-typischem Kollagen I (Tag 21). Nach 35 Tagen der urämischen Kultivierung differenzierten die MSC in funktionelle Osteoblasten mit Expression der typischen Marker Osteopontin und Runx2. Durch Inhibition von BMP2/4, sowohl mittels eines neutralisierenden Antikörpers als auch durch den natürlichen Antagonisten NOGGIN, konnte die osteogene Differenzierung unter urämischen Kultivierungsbedingungen vollständig inhibiert werden. Die Verkalkung und Matrixremodellierung wurde darüber hinaus in einem neu entwickelten dreidimensionalen Modell der Gefäßwand, welches die vaskuläre Kollagen I/III-Matrix widerspiegelt, untersucht (MSC/Kollagen-Hybride). Unter urämischen in vitro-kultivierungsbedingungen fanden sich in diesem Sys - tem Veränderungen analog zur Remodellierung der vaskulären Extrazellulärmatrix bei Dialysepatienten. Dieses kollagenbasierte System konnte zu einer Co-Kultiverung von MSC und Endothelzellen (EC) weiterentwickelt werden (MSC/EC/Kollagen-Hybrid). Es zeigte sich ein spontanes Verteilungsmuster von MSC und EC, das dem in kleinen Gefäßen ähnelte, mit lumenwärts gerichteten CD31+-EC, umgeben von subendothelial gelegenen CD31 - -MSC. Innerhalb des von der Deutschen Gesellschaft für Nephrologie geförderten Projekts sollen die vorliegenden Zellkulturdaten in vivo bestätigt werden. Hierzu werden die MSC/Kollagen-Hybride intraperitoneal in niereninsuffiziente Ratten mit vaskulärer Verkalkung und in gesunde Kontrolltiere implantiert. Nach Explantation und molekularbiologischer/histologischer Analyse soll die Frage beantwortet werden, ob Urämie auch in vivo zu einer osteogenen Differenzierung von MSC führt. Darüber hinaus soll über eine Implantation der MSC/EC/Kollagen-Hybride auch die Interaktion von Endothelzellen mit perizytären MSC unter urämischen Bedingungen untersucht werden. In einem weiteren Schritt soll versucht werden, die vaskuläre Verkalkung der Ratten und die Verkalkung der implantierten MSC mittels Blockade des BMP2-Signalweges zu inhibieren. Der neuartige Ansatz, mesenchymale Stammzellen (MSC) als Perizyten mit in den Prozess der beim niereninsuffizienten Patienten gesteigerten vaskulären Verkalkung einzubeziehen, soll helfen, die zellulären und pathophysiologischen Vorgänge in der Gefäßwand zu verstehen und kann bisherige Erklärungsmodelle, in denen vaskuläre, glatte Muskelzellen die tragende Rolle spielen, sinnvoll ergänzen. Dr. Rafael Kramann Department of Nephrology and Clinical Immunology RWTH Aachen University Aachen rkramann@ukaachen.de Nr. 4,

8 Forschungsstipendium Forschungsstipendium der Deutschen Gesellschaft für Nephrologie an Herrn Dr. Andreas Linkermann, Kiel Programmierte Nekrose als Ursache für renalen Ischämie/Reperfusionsschaden Herr Dr. Andreas Linkermann wurde am 28. Dezember 1976 geboren. Er studierte Medizin an der CAU Kiel und promovierte am Institut für Immunologie. Er arbeitet seit Juli 2006 als Assistenzarzt in der Klinik für Nieren- und Hochdruckerkrankungen der CAU Kiel. Sein wissenschaftlicher Schwerpunkt betrifft Sig - nalwege von programmiertem Zelltod, Apoptose und Nekroptose und deren therapeutische Beeinflussbarkeit bei Ischä - mie/reperfusionsschäden der Niere. Einleitung Nekrose galt bis vor wenigen Jahren als unregulierter Zelltod, welcher nicht nach einem genetisch determinierten Programm, sondern im Rahmen toxischer Nebenwirkungen oder im Verlauf von Ischämie/Reperfusionsschäden (IRI) beschrieben wurde. In diesem Zusammenhang nutzen Nephropathologen den Begriff der akuten Tubulusnekrose zur Charakterisierung von akutem Tubuluszelltod im Rahmen von Ischämie. Aus grundlagenwissenschaftlicher Sicht umfasst der Begriff programmierter Zelltod (PCD) neben klassischer Caspase-8-abhängiger Apoptose jedoch auch verschiedene Signalwege der programmierten Nekrose (PN). Als Nekroptose wird diejenige PN bezeichnet, welche sich durch den spezifischen receptor-interacting kinase 1 (RIP1)- Inhibitor Necrostatin-1 (Nec-1) verhindern lässt oder von receptor-interacting kinase 3 (RIP3) abhängig ist. Nekroptose kann, wie auch Apoptose, durch TNFR1 oder Fas vermittelt werden. Blockade von Fas Ligand (FasL) führt im Mausmodell Abb 1: Signalwege des programmierten Zelltods nach Death-receptor-Stimulation. TNFR-1 Stimulation durch TNFα führt zur Ausbildung des membrannahen Komplex I, welcher neben diversen intrazellulären Adaptermolekülen als maßgeblichen Bestandteil polyubiquitinyliertes RIP1 enthält. In der Mehrzahl der Fälle führt dies zur NF-κB-Aktivierung und dem Überleben der Zelle (Survival-Signal). Bleibt diese Polyubiquitinylierung von RIP1 aus, so kann sich durch Anlagerung von FADD und damit verbundener Rekrutierung von aktivierbarer Caspase-8 der Apoptose-auslösende Komplex IIa ausbilden. Vorraussetzungen für den Ablauf von Nekroptose sind neben der Deubiquitinylierung von RIP1 der Ausfall des funktionstüchtigen Komplexes IIa sowie wahrscheinlich die Phosphorylierung von RIP1 durch RIP3. Der spezifische Nekroptose-Inhibitor Necrostatin-1 hemmt spezifisch RIP1 und blockiert damit isoliert die Ausbildung des Komplexes IIb. Dr. Andreas Linkermann des renalen Ischämie/Reperfusionsschadens (IRI) zur Protektion. In eigenen Arbeiten haben wir einerseits FasL-vermittelten Brudermord unter renalen Tubuluszellen nachgewiesen und andererseits Nekroptose als wesentliche am IRI beteiligte Form des PCD identifiziert. Es ist jedoch nicht bekannt, durch welchen Stimulus renale Nekroptose im IRI-Modell ausgelöst wird. Ziel des nun durch die Deutsche Gesellschaft für Nephrologie geförderten Projekts ist daher neben der funktionellen Analyse des Stellenwerts Immunzell-unabhängiger FasLvermittelter Nekroptose im letalen und subletalen renalen IRI-Modell die Identifikation von IR-induziertem Tubulusspezifischem FasL-vermittelten Brudermord. Zur selektiven Apoptoseblockade wird in diesem Zusammenhang der Caspase-Inhibitor zvad verwendet, da Caspase-8-knockout (ko)-mäuse nicht lebensfähig sind. Seit März 2011 ist bekannt, dass dieser letale Phänotyp durch RIP3 vermittelt wird. In Nekroptose-defizienten RIP3-ko sowie RIP3/Caspase- 8-doppel-ko-Mäusen wird ferner der anteilige Beitrag von Apoptose und Nekroptose am Tubulus-spezifischen Brudermord in vivo quantifiziert. Programmierter Zelltod, Apoptose und Nekroptose PCD beschreibt auf molekularer Ebene einen kontrolliert ablaufenden Zellunter- 8 Nr. 4, 2011

9 Forschungsstipendium Nr. 4, 2011 A Abb 2: Nachweis von Nekroptosekomponenten im renalen Tubulussystem. (A) Western-Blot-Nachweis von Schlüsselmolekülen der Nekroptose in Gesamtnierenlysaten, frisch isolierten proximalen Tubuli und Thick ascending limb-segmenten (TALs) aus 7 Wochen alten C57Bl/6 Mäusen. (B) Immunhistochemischer RIP1-Nachweis in C57Bl/6-Mäusen. gang. Bis vor wenigen Jahren wurde der PCD noch synonym mit Caspase-abhängiger Apoptose verwendet. Mittlerweile sind jedoch verschiedene Wege des Caspase-unabhängigen Zelltods (CICD) bekannt (Holler N, Nat Immunol 1: , 2000). Formen des CICD, welche zum frühen Verlust der Membranintegrität sowie einem Anschwellen der Zell - organellen mit anschließender Ruptur der Plasmamembran führen, werden als programmierte Nekrose (PN) bezeichnet. Der Begriff Nekroptose beschreibt diejenige RIP3-abhängige PN, welche durch den hochspezifischen RIP1-Blocker Nec- 1 verhindert werden kann. Die intrazellulären Apoptose-Signalwege downstream des TNFR1 und Fas zeigen wesentliche Gemeinsamkeiten. Durch Rezeptor - trimerisierung bildet sich zunächst ein Komplex I aus. Ausschlaggebend für die Entscheidung zwischen NF-kB-vermitteltem Überleben der Zelle und PCD ist die Anlagerung diverser intrazellulärer Adapterproteine. Abbildung 1 verdeutlicht stark vereinfacht den Ablauf dieser Signalwege am Beispiel des TNFR1. Eine wegweisende Rolle kommt der Polyubiquitinylierung von RIP1 zu. Im Falle von deubiquitinyliertem RIP1 kann sich der sog. Komplex IIa entwickeln, welcher den vollständigen Ablauf des Caspase-8-abhängigen Apoptoseprogramms zur Folge hat (Krammer PH, Nat Rev Immunol 7: , 2007). Die Ausbildung des Komplexes IIa wird in verschiedenen Situationen verhindert. Beispielsweise blockiert das Kuhpockenvirus-Protein crma den Komplex, oder er kommt nicht in voller Konformation zustande, weil das Adapterprotein FADD oder die Caspase-8 fehlen. In diesen Fällen entsteht durch Anlagerung von RIP3 der Komplex IIb, welcher zur Nekroptose führt. Der spezifische Inhibitor der Kinase-Domäne von RIP1, Nec-1 verhindert die Ausbildung eines Komplexes IIb und stellt daher ein neuartiges Therapeutikum dar, mit welchem Nekroptose geblockt werden kann. Ein durch Nec-1 vermittelter protektiver Effekt wird von einigen Autoren aufgrund der für Kinaseinhibitoren außerordentlich hohen Spezifität als in vivo-nachweis von Nekroptose angesehen (Vandenabeele P, Nat Rev Mol Cell Biol 11: , 2010). Nachweis von RIP1 und RIP3 im renalen Tubulussystem Monoklonale Antikörper gegen FasL haben sich als effiziente PCD-Blocker erwiesen (Linkermann A, Biochem Pharmacol 66: , 2003; Linkermann A, Expert Opin Ther Targets 9: , 2005). Dosisabhängig ist der inhibitorische monoklonale α-fasl Antikörper MFL3 in der Lage, den Kreatininanstieg und die Letalitätsrate im Cisplatin-induzierten Nierenversagen zu verringern (Linkermann A, Kidney Int 79: , 2011). Untersuchungen in immundefizienten SCID-Beige-Mäusen sowie frisch isolierten Tubuli aus green-flourescent protein (gfp)-transgenen Mäusen ermöglichten in diesem Modell den Nachweis von Tubulus-spezifischem FasL-vermitteltem Brudermord (Linkermann A, Kidney Int 79: , 2011). Bisher nicht veröffentlichte Untersuchungen verdeutlichen die Relevanz von FasLvermitteltem PCD und Nekroptose im renalen Ischämie/Reperfusionsmodell. Dieser Effekt ist wahrscheinlich nicht allein durch die immunsuppressive Wirkung des FasL-Blocks zu erklären, da eventuell auch in SCID-Beige-Mäusen eine Protektion durch MFL3 zu erreichen ist. Schlüsselmoleküle der Nekroptose, deren zelluläres Vorhandensein als Hinweis auf die Bereitschaft zur Nekroptose gewertet wird, sind renal exprimiert (Abb. 2A und 2B). Interessanterweise lässt sich durch reine Apoptoseblockade mit zvad kein protektiver Effekt erzie- B len, wohl aber durch Nec-1 (Kidney International, in revision). Ebenso ist bekannt, dass MFL4 (ein dem MFL3 sehr ähnlicher monoklonaler anti-fasl-antikörper) im IR-Modell protektiv wirkt. FasLvermittelter tubulärer Brudermord ist daher möglicherweise Nekroptose-vermittelt. Diese Hypothese wird zusätzlich gestärkt, da sich die erreichte Protektion durch additive Applikation von Nec-1 zu MFL3 nicht von der Behandlung mit einzelnen Substanzen unterscheidet. Zusammenfassung: Signalwege der programmierten Nekrose stellen in renalen Tubulusepithelien einen wesentlichen therapeutischen Ansatzpunkt zur Verhinderung von Ischämie/Reperfusionsschäden dar. Ziele dieses durch die Deutsche Gesellschaft für Nephrologie geförderten Projekts sind neben der funktionellen Analyse des Stellenwerts Immunzellunabhängiger Fas-Ligand-vermittelter Nekroptose die Identifikation von IRinduziertem tubulärem Brudermord in immundefizienten Mäusen und die Charakterisierung des Ischämie/Reperfusionsschadens in Lymphozyten-depletierten RIP3-ko und RIP3/Cas pase- 8-dko-Mäusen. Dr. Andreas Linkermann Clinic for Nephrology and Hypertension Christian-Albrechts-University linkermann@nephro.uni-kiel.de 9

10 Die Triade Niere-Knochen-Herz: Der gestörte Knochen- und Mineralstoffwechsel Kaum einem Thema ist in den letzten Jahren mehr Aufmerksamkeit entgegen gebracht worden als den Störungen des Knochen- und Mineralhaushalts bei chronischen Nierenerkrankungen ( Chronic Kidney Disease Mineral and Bone Disorder ; CKD- MBD). Dieser Umstand hat mehrere Gründe. Zum einen wurde durch pathophysiologische und epidemiologische Studien die Annahme begründet, dass CKD-MBD einen Einfluss auf kardiovaskuläre Erkrankungen und sogar auf die Mortalität von Patienten mit Niereninsuffizienz hat. Zweitens waren in diesem Kontext erst vor zwei Jahren neue Leitlinien zur Diagnostik und Therapie von CKD-MBD veröffentlicht worden [KDIGO CKD-MBD Work Group, Kidney Int 76(Suppl 113): S1-130, 2009]. Schließlich waren im vergangenen Jahrzehnt mehrere potente und innovative Therapeutika auf dem deutschen Markt zugelassen worden. Drei zentrale Themenkomplexe mit Bezug auf das neue Verständnis von CKD-MBD werden in dem Mittagssymposium mit o. g. Titel während des Jahreskongresses der DGfN in Berlin addressiert (Mo, , h). Der erste Vortrag stellt die Frage, ob und unter welchen Bedingungen präexistente kardiovaskuläre Verkalkungen bei Patienten mit Niereninsuffizienz potentiell reversibel sind. Der zweite Vortrag beschäftigt sich mit der Therapie des wohl bedeutsamsten Risikofaktors im Rahmen des CKD-MBD-Komplexes, der Hyper - phosphatämie, und zeigt anhand neuer Daten und Konzepte wie die medikamentöse Phosphatsenkung optimiert 10 Population HD-Patienten Ausschluss: Phenprocoumon CAC-Score >100 werden kann. Der dritte Vortrag widmet sich einem brandaktuellen Thema, nämlich der qualitativen Phosphatzufuhr und dem Einfluss von phosphathaltigen Nahrungsmittelergänzungsstoffen auf die individuelle Phosphatbelastung für Patienten mit Niereninsuffizienz, aber auch für die Normalbevölkerung. Sind Gefäßverkalkungen reversibel? Randomisierung (1:1) Endpunkte: primär = Progression CAC-Score sekundär = Progression Aorten-(Klappen-)Verkalkung Abb 1: Studiendesign der VitaVasK-Studie. VitaVasK-Studie - Design - Standardtherapie (n = 170) Follow-up = 1,5 Jahre Vitamin K + Standardtherapie (n = 170) Woche 0 Woche 52 Woche 78 Es besteht in der klinischen Praxis weitgehend der Eindruck, dass bei kardiovaskulären Risikopatienten allenfalls eine Verlangsamung oder ein Sistieren der Progression von Gefäßverkalkungen, aber keinesfalls eine Rückbildung derselben erreicht werden kann. Andererseits gab es wiederholt einzelne, anekdotische Berichte, in denen beispielsweise nach Parathyreoidektomie bei schwerem sekundärem Hyperparathyreoidismus (shpt) das Verschwinden von Kalzifikationen peripherer Gefäße (z. B. durch natives Röntgen der Extremitäten) dokumentiert wurde. Neuerdings existieren aber mehrere pathomechanistische Konzepte, welche eine zumindest potentielle Reversibilität von Gefäßverkalkungen im Rahmen der CKD- MBD nahelegen. Ein pathobiologisch relevantes Thema mit klinisch translationaler Bedeutung ist die Vitamin K-abhängige Aktivierung des gefäßständigen Verkalkungsinhibitors Matrix Gla Protein (MGP) [Krüger T, Kidney Int 76:18-22, 2009]. Tierexperimentell kann eine durch Vi - tamin K-Antagonisten ( Warfarin ) ausgelöste, kalzifizierende Mediasklerose durch hochdosierte Supplementation von Vitamin K1 oder K2 zur Regression gebracht werden [Schurgers L, Blood 109: , 2007]. Das deutsche Calciphylaxie-Register (www. calciphylaxie.de) unterstützt solche präklinischen Daten indirekt durch die Nr. 4, 2011

11 epidemiologische Beobachtung, dass von 140 bislang registrierten Patienten mit diesem durch arterioläre Verkalkungen charakterisierte, prototypische Krankheitsbild annähernd die Hälfte zum Zeitpunkt der Erfassung eine Vi - tamin K-antagonisierende Antikoagulationstherapie aufwiesen. Zahlreiche weitere rezente Studien ergaben Hinweise auf einen Zustand der generellen Vitamin K-Defizienz bei Patienten mit fortgeschrittener Niereninsuffizienz, sowie Anhalt für progrediente Koronar- und Aortenklappenverkalkungen unter Vitamin K-Mangel, mitunter sogar unabhängig von der Nierenfuktion [Koos R, Am J Cardiol 96: , 2005; Schlieper G, J Am Soc Nephrol 22: , 2011]. Diese Datenlage rechtfertigt aktuell die multizentrische Durchführung der prospektiven, randomisierten VitaVasK-Studie, in welcher Placebo-kontrolliert der Effekt einer Vitamin K2-Substitution auf die Progression von koronararteriellen und aortalen Verkalkungen bei Hämodialysepatienten evaluiert werden soll. Start zur Rekrutierung dieser europäischen Untersuchung (Zentren aus Deutschland, Schweden, Belgien, Italien und Polen) wird Anfang 2012 zu erwarten sein (Abbildung 1). Abb 2: Modell eines Calciprotein-Partikels (CPP) im Vergleich zu einem LDL-Lipoprotein-Molekül. Ein weiteres, neuartiges Konzept in Richtung Reversibilität von Organverkalkungen basiert auf der Annahme, dass der Organismus über sog. Calciproteinpartikel einen einzigartigen Clearance -Mechanismus für Nanokristalle besitzt ganz analog zu den Effekten von Lipoproteinen (Abb. 2) [Jahnen-Dechent W, Circ Res 108: , 2011]. Die hochaffine Bindung von Eiweißmolekülen wie z. B. Fetuin- A an präformierte Kristallisationsnuklei (zumeist vermutlich zellulär ausgeschleuste Matrixvesikel) führt vermutlich nicht nur zu einer Hemmung der Entstehung von Makrokalzifikationen, sondern auch zur Ausbildung einer mobilen Transportphase, sodass Nanokristalle aus Weichteilgeweben wie den Gefäßwänden heraus in den Knochen oder das retikulohistiozytäre System zur Depositon und/oder Lyse verbracht werden können. Hier existieren tierexperimentelle Daten sowie aktuelle klinische Berichte (humanes Blut, Ascitesflüssigkeit) [Heiss A, J Biol Chem 283: , 2008; Hamano T, J Am Soc Nephrol 21: , 2010]. Phosphatbindertherapie welche drei Aspekte sind am wichtigsten? Bereits in frühen Stadien der Nieren - insuffizienz ist die renale Phosphat - exkretion gestört [Martinez I, Am J Kidney Dis 29: , 1997]. Unbehandelt entwickelt sich praktisch regelmäßig eine Hyperphosphatämie, in deren Konsequenz sekundärer Hyperparathyreoidismus, renale Osteopathie, extraossäre und vor allem vaskuläre Verkalkungen voranschreiten. Dadurch steigt die kardiovaskuläre und gesamte Mortalität der Betroffenen [Pisoni R, Nephrol Dial Translant 18(Suppl 4): 678 (abstract), 2003]. Etwa ab einer GFR von < 30 ml/min ist die Ausscheidung von Phosphat mit dem Urin so stark eingeschränkt, dass ohne zusätzliche medikamentöse Maßnahmen ein adäquates Phosphatmanagement bei vielen Patienten nicht mehr möglich ist. Bereits die K/DOQI-Leitlinien aus dem Jahr 2003 definieren für chronische Dialysepatienten einen Zielwert von 1,78 mmol/l (5,5 mg/dl) für das Serumphosphat. Für Prädialysepatienten wurden 1,45 mmol/l (4,5 mg/dl) empfohlen. Studien und Register belegen, dass eine permanente Hyperphosphatämie die Prognose der Patienten maßgeblich beeinträchtigt. Auf dieser Basis wurde in den KDIGO-Leitlinien aus dem Jahr 2009 für das adäquate Phosphatmanagement das Therapieziel neu definiert. Es gilt nunmehr für alle CKD-Stadien, dass die Phosphatwerte möglichst in den Normalbereich gesenkt werden sollen. Dabei ist gewiss hinzunehmen, dass dieses Therapieziel nicht bei allen Patienten erreicht wird. Dennoch stellt die Absenkung der Zielwerte für das Serumphosphat eine beachtliche Herausforderung dar, der nur entsprochen werden kann, wenn das gesamte nephrologische Team und der betroffene Patient gut zusammen- Nr. 4,

12 arbeiten. Nicht ohne Grund wird der Begriff der therapeutischen Adhärenz im Bereich der Nephrologie insbesondere für das Phosphatmanagement verwendet. Da keine Art von Nierenersatztherapie (mit Ausnahme der kontinuierlichen Hämodialyseverfahren in der Intensivmedizin) in der Lage ist, das gesamte mit der Nahrung notwendigerweise aufgenommene Phosphat zu eliminieren, hat die Phosphatbindertherapie einen hohen Stellenwert. Zur Verfügung stehen derzeitig aluminiumhaltige Phosphatbinder, calciumhaltige Phosphatbinder, Sevelamerhydrochlorid und Sevelamercarbonat sowie Lanthancarbonat. Für praktisch alle Phosphatbinder konnte nachgewiesen werden, dass bei adäquater Dosierung Phosphatwerte im therapeutischen Zielbereich erreichbar sind (Abb. 3). Die einzelnen Präparate unterscheiden sich jedoch im Einnahmemodus, in der individuellen Verträglichkeit, in der Calciumbelastung für den Organismus, in der Toxizität sowie im Preis. Der ultimative Phosphatbinder ist noch nicht verfügbar, dies zeigen aktuell laufende Zulassungsstudien für neue Phosphatbinder (Eisen-basiert oder auf der Basis von Niacin). Thematisiert man die drei wichtigsten Aspekte der Phosphatbindertherapie, so sind folgende Punkte zu nennen: 1. Die Phosphatwerte müssen bei adäquater Verordnung und bei korrekter Einnahme zuverlässig in den therapeutischen Zielbereich gesenkt werden. 2. Es dürfen mit der Phosphatbindertherapie keine Nebenwirkungen verbunden sein, die das Outcome des Patienten negativ beeinträchtigen. 3. Die Verträglichkeit des Phosphatbinders muss so hoch sein, dass eine 12 Abb 3: Zusammenfassende Studiendaten: Phosphatbinder-Therapie bei Hämodialysepatienten. optimale therapeutische Adhärenz auf Dauer entstehen kann. Bewertet man die verfügbaren Möglichkeiten der Phosphatbindertherapie unter diesen drei Aspekten, so wird deutlich, dass es den optimalen Phosphatbinder für alle Patienten derzeit noch nicht gibt, vielleicht auch nie geben wird. Gleichwohl ist es jedoch möglich, für den individuellen Patienten eine weitgehend optimale Phosphatbindertherapie zu verordnen. Aluminium-haltige Phosphatbinder sind effektiv und preiswert, gelten jedoch weiterhin als toxisch und sind für eine mehrjährige Dauerbehandlung nicht zu empfehlen. Bei den ebenfalls preiswerten Ca-haltigen P-Bindern sind zwei Aspekte wichtig: a) es darf keine unvertretbar hohe Ca- Zufuhr stattfinden; b) Calciumacetat ist für viele Patienten die bessere Substanz, da Ca- Carbonat nur in Anwesenheit sauren Magensaftes voll wirksam ist dies ist sehr häufig durch ärztliche Verordnungen (v. a. PPI) und Selbstmedikation nicht gegeben. Ca-freie P-Binder versprechen dem pathophysiologischen Konzept nach ein besseres Outcome, was jedoch noch nicht in großen prospektiven Mortalitätsstudien belegt werden konnte. Die vergleichsweise hohen Tagestherapiekosten stehen der weltweiten Anwendung dieses Therapieprinzips nach wie vor entgegen, sodass Ca-basierte Phosphatbinder zur Zeit weiterhin als Basistherapie gelten dürften, welche nach individuellem Risikoprofil zu dosieren und ergänzen wäre. Phosphatlast in Nahrungsmitteln The Good, The Bad, The Ugly Trotz der klinischen Wahrnehmung, dass die Hyperphosphatämie dem möglicherweise bedrohlichsten Risikofaktor für Patienten mit fortgeschrittener Niereninsuffizienz entspricht: Ohne Phosphat können lebende Organismen nicht existieren, ein adäquater Phosphatgehalt ist essentiell für das menschliche Leben, so für die Synthese zahlreicher organischer Verbindungen wie Nukleotide, Phospholipide, phosphorylierte metabolische Zwischenprodukte und damit für eine normale Zellfunktion. Phosphat ist ein integraler Bestandteil von Energie-liefernden Molekülen wie ATP und ADP [Dusek MM, Sci 65:765-69, 2003; Jastrzebska A, Talanta 69: , 2006]. Darüber hinaus ist Phosphat Nr. 4, 2011

13 über die Deposition von Hydroxyapatit in die organische Knochenmatrix notwendig für einen intakten Knochenstoffwechsel. Während das Skelettsystem primär als Phosphatspeicher fungiert, erfolgt die Regulation der Phosphathomöostase über glomeruläre Filtration und kontrollierte Reabsorption in der Niere und Phosphatresorption im kleinen Intestinum. Durch diese Regelmechanismen wird der Phosphatspiegel im Blut in engen Grenzen (2,5-4,5 mg/dl) gehalten. Da Phosphat in allen lebenden Organismen vorkommt, findet es sich auch in den meisten Lebensmitteln. Natürliche und somit gute Phosphatquellen (in Form organischer Ester) sind eiweißreiche Lebensmittel wie Fleisch, Fisch, Milch, Milchprodukte und Eier. Weitere Phosphorlieferanten sind Kartoffel-, Brot- und Mehlprodukte. Auch einige Pflanzen und Samen, Nüsse und Gemüse enthalten organisches Phosphat. Organisches Phosphat wird im Gastrointestinaltrakt hydrolysiert und als anorganisches Phosphat intestinal absorbiert [Kayne LH, J Clin Invest 91: , 1993; Uribarri J, Semin Dial 20: , 2007]. Anders als das organische Phosphat in Fleisch, welches leicht hydrolysiert und absorbiert wird, liegt Phosphat in Pflanzen, speziell in Bohnen, Cerealien und Nüssen meist in Form von Phytinsäure oder Phytat vor. Da dem menschlichen Darm das spaltende Enzym Phytase fehlt [Bohn L, J Zhejiang Univ Sci B 9: , 2008; Sandber AS, Br J Nutr 55: , 1986], ist die Bioverfügbarkeit von Phosphat aus pflanzlicher Nahrung relativ gering (<50%) [Lei XG, Biotechnol Lett 25: , 2003]. Daraus resultiert trotz augenscheinlich höherem Phosphatgehalt eine geringere Phosphat- Resorption pro Gramm Protein aus pflanzlicher als aus tierischer Nahrung [Sullivan C, JAMA 301: , 2009]. Der Phosphatgehalt schwankt bei den unterschiedlichen Nahrungsmitteln zwischen 14 und 16 mg pro g Protein [Boaz M, J Am Diet Assoc 96: , 1996]. Dieses organisch gebundene Phosphat wird nur zu 40-60% intestinal resorbiert [Uribarri J, Semin Dial 20: , 2007]. Die empfohlene tägliche Phosphataufnahme liegt für Erwachsene bei mg [IOM, Nat Acad Press ; 1997], beträgt aber bei den meisten Menschen zwischen 1400 und 2000 mg. Dies liegt einerseits an der Zunahme des Konsums natürlicher Phosphatquellen (Fleisch), hauptsächlich jedoch an der verbreiteten Verwendung von versteckten Phosphaten als Nahrungsmittelzusätze und Konservierungsstoffe z.b. in bearbeiteten Fleisch- und Wurstprodukten, Fischkonserven, Backwaren und Softdrinks wie Cola [Murphy-Gutekunst L, J Ren Nutr 17: 31-36, 2007; Murphy-Gutekunst M, Nephrol Nurs J 32: , 2005]. Dieses freie, nicht organisch gebundene Phosphat wird intestinal sehr effektiv und bis zu 100% resorbiert [Uribarri J, Semin Dial 16: , 2003]. Ein Phosphatüberschuss ist für den Organismus genauso schädlich wie eine Hypophosphatämie, deshalb existieren vielfältige Mechanismen, um die Phosphat-Homöostase zu garantieren. Insbesondere eine Hyperphosphatämie hat deletäre Folgen durch direkte oder indirekte Induktion einer Gefäß- und Weichteilkalzifizierung und akzelerierte Alterung. Bei gesunder Nierenfunktion wird ein Zuviel an Phosphat schnell und ausreichend renal eliminiert, kann allerdings bei gleichzeitig nicht adäquater Calciumaufnahme zu einer gestörten Knochenstruktur mit Knochenbrüchen führen. So legen Observationsstudien an Jugendlichen in den USA einen Zusammenhang zwischen dem hohen Phosphatgehalt der heutigen Nahrungsmittel und dem Anstieg von Frakturen bei Jugendlichen nahe [Wyshak G, Arch Pediatr Adolesc Med 154: , 2000]. Wenn allerdings die Nierenfunktion nachlässt, wird der heutige hohe Phosphatkonsum zunehmend zum Problem. Im Bemühen, die Phosphat-Homöostase möglichst lange zu erhalten, wird schon ab einer GFR < 70 ml/min über die Freisetzung sogenannter Phosphatonine (FGF-23 und Klotho) die fraktionelle Phosphatausscheidung erhöht. Dadurch bleiben die Phosphatspiegel im Blut bis zu einer GFR von 30 ml/min im Normbereich, allerdings um den Preis der Entwicklung eines shpt, denn FGF-23 erhöht nicht nur die Phosphatausscheidung, sondern inhibiert auch die 1-alpha-Hydroxylase und führt so über verminderte 1-25-Vitamin-D 3 -Spiegel und eine Hypocalcämie zur Parathormonerhöhung [Isakova,T J Am Soc Nephrol 19: , 2008; Isakova T, Kidney Int 70: , 2006]. Im weiteren Verlauf der Niereninsuffizienz greifen diese Kompensationsmechanismen jedoch immer weniger und das Serum-Phosphat steigt an. Erhöhte Serum-Phosphatspiegel sind assoziiert mit einer schnelleren Progression der Niereninsuffizienz [Schwarz S, Clin J Am Soc Nephrol 1: , 2006], führen zur Entwicklung eines sekundären Hyperparathyreoidismus und einer renalen Osteopathie [Malluche HH, Nephrol Dial Transplant 17: , 2002] und korrelieren mit kardiovaskulären Ereignissen und Mortalität. So findet sich ein 20-40%-iger Anstieg des Mortalitätsrisikos bei Serum-Phosphatspiegeln über 5,5 mg/dl [Block GA, Am J Kidney Dis 31: , 1998]. Diese Korrelation mit kar- Nr. 4,

14 diovaskulärer Morbidität und Mortalität findet sich bei Dialysepatienten, CKD 3-5, aber auch bei Nierengesunden [Ganesh SK, J Am Soc Nephrol 12: , 2001; Kalantar-Zadeh K, Kidney Int 70: , 2006; Tentori F, Am J Kidney Dis 5: , 2008; Kestenbaum B, J Am Soc Nephrol 16: , 2005]. Eine Hyperphosphatämie ist insbesondere an der Entstehung einer Arteriosklerose und atherosklerotischen Herzerkrankung beteiligt [Goodman WG, Semin Dial 17: , 2004; Ribeiro S, Nephrol Dial Tranplant 13: , 1998]. Phosphat als Signalmolekül führt zu einer Aktivierung membranständiger Transportmoleküle in glatten Gefäßmuskelzellen und intrazellulär dann zu einem Phänotypwechsel der Gefäßmuskelzellen hin zu Knochenzellen mit Expression osteogener Proteine und nachfolgender Ausschleusung Ca-Phosphat-beladener Matrixvesikel. Diese Vesikel bilden den Nidus für eine Mineralisierung der extrazellulären Matrix mit progredienter Gefäßkalzifikation [Giachelli CM, J Am Soc Nephrol 14: , 2009]. Eine effektive Verhinderung dieser Kalzifikationskaskade ist nur durch frühzeitige Einschränkung des Phosphatkonsums oder eine medikamentöse Beeinflussung der Phosphatresorption zu erreichen. Hierdurch wird nicht nur die Entstehung eines sekundären Hyperparathyreoidismus verzögert [Slatopolsky E, Kidney Int 4: , 1973], auch die Progression des Nierenfunktionsverlustes kann durch eine phosphatarme Ernährung gebremst werden, so nimmt sowohl der GFR- Verlust als auch die Proteinurie unter phosphatarmer Diät ab und die histologischen Veränderungen gehen zurück [Alfrey AC, Am J Clin Nutr 47: , 1988; Barsotti G, Clin Nephrol 21:54-59, 1984], andererseits ist eine zunehmende Hyperphosphatämie mit ansteigenden FGF-23-Spiegeln und einer schnelleren Progression der Niereninsuffizienz assoziiert [Fliser D, J Am Soc Nephrol 18: , 2007]. Problematisch ist bei Phosphatrestriktion allerdings die Gefahr einer Malnutrition, die besonders bei niereninsuffizienten Patienten in der Urämie droht und mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität verbunden ist. Nach den Empfehlungen der NKF (K/DOQI) sollten gerade Dialysepatienten eine relativ hohe Proteinzufuhr von 1,2 g/kg KG pro Tag einhalten. Epidemiologische Studien zeigen bei einer hohen npna (Protein Nitrogen Appearance) bzw. npcr (Protein Catabolic Rate) von 1,4 g/kg pro Tag (entspricht einer Proteinaufnahme von 1,5-1,6 g/kg KG pro Tag) das beste Überleben bei Dialysepatienten [Shinaberger CS, Am J Kidney Dis 48:37-49, 2006]. Insofern ist die Beibehaltung einer ausreichend hohen Proteinzufuhr unter bevorzugtem Konsum von Lebensmitteln mit nur geringem Phosphatanteil pro Gramm Protein (gutes Phosphat-Protein-Verhältnis wie z. B. Hühnereiweiß) von großer Wichtigkeit [National Kidney Foundation, Am J Kidney Dis 42(Suppl3):S1-201, 2003]. Die Phosphat-Protein-Ratio kann einfach auf die tägliche Nahrungsmenge umgerechnet werden, fokussiert auf die beiden wichtigsten Komponenten einer nierenfunktionsadaptierten Diät und erlaubt den Vergleich von Produkten verschiedener Anbieter. Die Ratio ist höher bei Nahrungsmitteln mit hohem Phosphatgehalt, wie bestimmten Käsesorten, und lässt besonders gut Produkte mit exzessiv hohem Phosphat-, aber nur geringem bzw. keinem Proteinanteil, wie Soft-Drinks, erkennen. Limitiert wird die Phosphat-Protein- Ratio dadurch, dass Besonderheiten der Bioverfügbarkeit oder intestinalen Absorption verschiedener Nahrungsmittel (z. B. vegetarische Diät) nicht wiedergegeben werden [Kalantar-Zadeh K, Clin J Am Soc Nephrol 5: , 2010]. Durch die Anwendung der Phosphat- Protein-Ratio bei der Auswahl der Nahrungsmittel lässt sich die tägliche Phosphataufnahme unter Beibehaltung eines ausreichenden Proteinkonsums deutlich reduzieren. So vermindert eine Reduktion der Phosphat-Protein-Ratio von 12 auf 9 mg/g bei einem 70 kg schweren Patienten unter der empfohlenen Eiweißmenge von 1,2 g/kg pro Tag die Phosphataufnahme von 1008 auf 756 mg [Sherman RA, Am J Kidney Dis 54: 18-23, 2009]. Eine zusätzliche und bedeutsame Option zur Reduktion der absorbierten Phosphatmengen mittels Phosphatbindern oder Resorptionshemmern wie Nicotinamid oder Phospho - phloretin wurde bereits oben diskutiert. Erschwert wird eine effektive Phosphatreduktion allerdings durch die weit verbreitete Verwendung von Phospha- 14 Nr. 4, 2011