Molekulare Grundlagen des peritonealen Stofftransportes und deren Regulation zur Verbesserung der Effizienz der Peritonealdialyse

• Antragstellerin: Dr. Maria Bartosova
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419826430

Peritonealdialyse (PD) ist eine lebenserhaltende, kostengünstige Therapie für die zunehmende Zahl an Patienten mit chronisch-terminalem Nierenversagen (CKD5). Sie nutzt die Semipermeabilität des Peritoneums, um Wasser und urämische Toxine aus dem Blut des Patienten zu entfernen. Die geringe Effektivität der PD und die unphysiologische Zusammensetzung der PD-Lösungen schränken jedoch die Behandlungsdauer und Qualität und somit die Lebenserwartung der Patienten erheblich ein. Die molekularen Grundlagen des peritonealen Transportes sind weitgehend unbekannt.Unsere Arbeitsgruppe hat eine peritoneale Gewebebank etabliert, die die Analyse der altersabhängigen peritonealen Struktur, des PD induzierten peritonealen Umbaus und seiner funktionellen Konsequenzen und der Vaskulopathie ermöglicht. Das nun angestrebte Projekt wird diese Gewebe nutzen, um umfassend die molekularen Grundlagen des peritonealen Stofftransportes, seiner Regulation und potentiellen therapeutischen Modifikation sowie der assoziierten lokalen und systemischen Vaskulopathie zu erforschen. Die mesothelialen und endothelialen Zell-Monolayer bilden die Transportbarrieren, deren Junction-Proteine molekulare Grundlagen der peritonealen Semipermeabilität und des Stofftransportes. Mittels ex vivo Whole-Exome-Expressions- und Proteom-Analysen aus parietalem Peritoneum und omentalen Arteriolen wird eine Hypothesen-generierende Analyse als Grundlage für die weiteren Studien durchgeführt. Untersucht werden nierengesunde Patienten, Patienten mit CKD5 und an der PD sowie Patienten nach Nierentransplantation. Zentrale Pathomechanismen werden in unabhängigen Patienten-Kohorten validiert, mit bekannten Pathomechanismen und der peritonealen Transportfunktion der PD Patienten korreliert; experimentelle Daten an diesen ex vivo Befunden validiert. In vitro erfolgen elektrophysiologische Studien humaner mesothelialer und endothelialer Monolayer, der Molekulargewicht-abhängigen Transportkapazität bis 70kDA sowie der Junction-Abundanz und –Lokalisation. Untersucht werden aktuell angewandte PD-Lösungen und deren Komponenten, reaktive Metaboliten, gut charakterisierte urämische Toxine, Medikamente sowie bekannte und in silico identifizierte Junction-Modulatoren. Mittels CRISPR/Cas9 Gen Knockout wird die funktionelle Bedeutung einzelner Junction-Komponenten gezeigt. Super Resolution Mikroskopie wird die Co-Lokalisation spezifischer Junctionproteine und die Interaktion mit dem Aktin-Zytoskelett zeigen, Gefrierbruch-Elektronenmikroskopie das Junction-Netzwerk und Therapie abhängige Strangbrüche. Die ex vivo und in vitro gewonnene Erkenntnisse werden schließlich in PD Mausmodellen überprüft. Dabei werden in silico und in vitro identifizierte Junction-Modulatoren getestet, um Prototypen innovativer PD Lösungen zu etablieren, die die Effektivität und Verträglichkeit der PD und somit die Prognose der Patienten verbessern können. Sechs nationale und internationale Kooperationspartner sind an den Projekten beteiligt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Claus Peter Schmitt