Die frühzeitige Diagnose einer chronischen Nierenerkrankung (CKD) ist der Schlüssel zur Bewältigung des Krankheitsverlaufs. Eine neue Technik zur Analyse extrazellulärer Vesikel (uEVs) im Urin -; aus Zellen stammende sphärische Nanostrukturen, die an mehreren biologischen Funktionen beteiligt sind -; in Urinproben erkennt Veränderungen an den Nieren früher als herkömmliche Methoden und kann auch eine Verschlechterung der Nierenfunktion vorhersagen. Ein Team der Universität Tokio untersuchte Urinproben von Kindern mit und ohne CNI. Sie fanden heraus, dass sich die Größe und der Inhalt von uEVs mit abnehmender Nierenfunktion ändern. Dieser Machbarkeitsnachweis könnte bei der Entwicklung neuer Urintests helfen, mit denen die Krankheit früher erkannt werden kann, sowie bei der Entwicklung ähnlicher Tests für andere Krankheiten.
Die Nieren sind das wesentliche Filtersystem unseres Körpers. Diese bohnenförmigen, faustgroßen Organe bestehen aus Millionen winziger Filtereinheiten, den sogenannten Nephronen, die hart daran arbeiten, unser Blut frei von Abfall zu halten. Leider sind 9 % der Weltbevölkerung von chronischer Nierenerkrankung (CKD) betroffen, und die Zahl der Fälle steigt. CNE entwickelt sich, wenn Nephrone geschädigt werden, sei es durch den Lebensstil, erbliche und angeborene Krankheiten oder Verletzungen. Viele Menschen werden keine schweren Symptome verspüren und suchen daher keine Hilfe, bis der Zustand weiter fortgeschritten ist. Da es schwierig ist, beschädigte Nephrone vollständig zu regenerieren, ist das mögliche Ergebnis umso besser, je früher die Diagnose gestellt wird.
Ein Urin- oder Bluttest kann Ärzten normalerweise sagen, ob ein Patient einen Nierenschaden hat. Diese Tests können jedoch immer noch die sehr frühen Stadien des Nephronverlusts übersehen, die den Beginn von CNE signalisieren. Forscher der Universität Tokio wollten herausfinden, ob es andere Frühindikatoren für Nierenerkrankungen geben könnte, insbesondere um die Identifizierung bei kleinen Kindern zu erleichtern.
Wir fanden heraus, dass Veränderungen in winzigen Strukturen, die als extrazelluläre Vesikel im Urin bezeichnet werden, bei der Diagnose von Nierenerkrankungen wertvoll sind. Der Anteil größerer Vesikel nahm mit abnehmender Nierenfunktion zu. Wir waren auch überrascht zu erfahren, dass wir Veränderungen in den in den Vesikeln enthaltenen Molekülen nutzen können, um eine Abnahme der Nierenfunktion zu diagnostizieren und vorherzusagen.“
Yutaka Harita, außerordentlicher Professor, Graduate School of Medicine
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Extrazelluläre Vesikel sind Partikel, die von fast allen Zelltypen in unserem Körper freigesetzt werden und eine Reihe von Funktionen erfüllen. Extrazelluläre Vesikel im Urin (uEVs) enthalten Proteine aus Nephronen, was bedeutet, dass sie als Quelle für Biomarker (Moleküle, die Anzeichen für normale oder abnormale Prozesse sind) für verschiedene verwandte Krankheiten verwendet werden könnten. Das Team untersuchte uEVs in Urinproben von 26 Kindern mit gesunden Nieren und 94 Kindern mit verschiedenen Arten von CKD, einschließlich derjenigen, die mit kleineren als typischen Nieren geboren wurden und weniger Nephrone enthielten. Bei Kindern sind die Ursachen von CNE weniger wahrscheinlich auf erworbene Faktoren zurückzuführen, sondern eher auf strukturelle Anomalien. Dies erleichterte es den Forschern, die Veränderungen in uEVs zu identifizieren und zu enträtseln, die mit einer abnormalen Nierenstruktur verbunden sind.
„Um extrazelluläre Vesikel im Urin zu sammeln, verwendeten wir magnetische Mikroperlen im Nanomaßstab (bestehend aus Eisenoxidpartikeln), die mit einem Molekül beschichtet waren, das an Elektrofahrzeuge bindet“, erklärte Harita. „Diese Methode ermöglichte eine effiziente Sammlung von uEVs sogar von Patienten mit Nierenerkrankungen, die nur verdünnten Urin produzieren konnten. Die Größe der gereinigten extrazellulären Vesikel und die darin enthaltene Proteinmenge wurden analysiert. Wir fanden mehrere einzigartige Veränderungen in uEVs von Kindern mit CNE Kinder mit chronischer Nierenerkrankung hatten zum Beispiel niedrigere Spiegel eines Proteins namens MUC1, das für die Nierenfunktion wichtig ist, in ihren uEVs.“
Diese Ergebnisse bieten einen Machbarkeitsnachweis und einen ersten Schritt zur Verwendung von uEVs zur Früherkennung von CKD und zur Ergänzung bestehender Methoden. Als nächstes hoffen Harita und das Team, das Projekt auszuweiten. „Wir wollen in größerem Umfang Studien durchführen, um einen neuen Urintest mit extrazellulären Vesikeln zu etablieren. Außerdem möchten wir den Nutzen einer Kombination der neuen Methoden mit bestehenden Tests für verschiedene Krankheiten und Altersgruppen prüfen.“
Quelle:
Referenz:
Takizawa, K., et al. (2022)Signatur extrazellulärer Vesikel im Urin zur Diagnose von Nierenerkrankungen. iWissenschaft. doi.org/10.1016/j.isci.2022.105416.
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