Experimentelle Untersuchungen des nephroprotektiven Potenzials von N – Oktanoyl – Dopamin in vivo bei akutem ischämischen Nierenversagen und nach Nierentransplantation

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wirkung des Dopaminderivates N – Oktanoyl – Dopamin (NOD) nach akutem ischämischen Nierenversagen und Nierentransplantation im akuten und im chronischen Modell untersucht. Dabei wurde der Einfluss auf die Nierenfunktion, auf die renale Inflammation, auf die Entstehung von Abstoßungsreaktionen und auf das Transplantatüberleben beurteilt. Abschließend sollte vor Termination der Tiere die renale Perfusion im MRT ermittelt und somit der Hypothese nachgegangen werden, ob NOD in seiner Funktion als TRPV1 - Agonist die renale Perfusion verbessert. Ausgangspunkt waren die bereits bekannten protektiven Eigenschaften von Dopamin als Spenderpräkonditionierung bei Nierentransplantation sowie bei akutem Nierenversagen. Auch erste Untersuchungen mit NOD in vitro und als Bolusgabe vor Induktion des akuten Nierenversagens konnten bereits deutlich protektive Eigenschaften von NOD darstellen. Eine Behandlung mit NOD über 5 Tage nach akutem ischämischen Nierenversagen führte auch in dieser Arbeit zu einer deutlichen Verbesserung der Nierenfunktion und zu einer Reduzierung der renalen Inflammation, die nach Ischämie - Reperfusion entsteht. Die renale Inflammation wurde mittels Histologie und Immunhistochemie dargestellt. So wurden aktivierte Makrophagen durch ED1 gefärbt und im Allgemeinen antigenpräsentierende Zellen durch die MHC II - Färbung, als allgemeine Abstoßungskriterien wurde die Banff - Klassifikation herangezogen. Die Anwendung von NOD als Therapeutikum nach Nierentransplantation mit einer Kaltischämiezeit von 20 Stunden erbrachte im Gegensatz zu den Ergebnisse nach akutem Nierenversagen weder auf kurze noch auf lange Sicht positive Effekte für die Nierenfunktion, die renale Inflammation, auf das Entstehung von Abstoßungsreaktionen sowie deren Schweregrad und auf das Langzeitüberleben. Als Ursache für die fehlende Wirkung von NOD werden im Transplantationsmodell im Wesentlichen die Schädigungen nach verlängerter Kaltischämie gesehen. Dagegen sind im Warmischämiemodell des akuten Nierenversagens die schädigenden Mechanismen zu Behandlungsbeginn noch aktiv, was den Behandlungserfolg durch NOD in diesem Setting erklären könnte. Da NOD bereits im Vorfeld schon als TRPV1 - Agonist identifiziert wurde und eine Stimulierung dieses Rezeptors mit der Ausschüttung von CGRP und Substanz P in Verbindung steht, wurde zusätzlich untersucht, ob eine Behandlung mit NOD zu einer Verbesserung der renale Perfusion führt. Die Messung der Perfusion erfolgte unter Anwendung der nichtinvasiven ASL - Sequenz im MRT. Es konnten zwar gewisse mögliche Zusammenhänge zwischen der Perfusion und der Nierenfunktion sowie dem Schweregrad der vaskulären Veränderung im Transplantat festgestellt werden, jedoch erbrachte die Anwendung von NOD im Allgemeinen keine positiven Effekte auf die renale Perfusion.

This study was designed to investigate if the dopamine derivate N-octanoyl- dopamine (NOD) has a benefit on acute ischemic kidney injury and on the outcome of renal transplantation after cold ischemia. For that reason the effect on renal function, renal inflammation, the incurrence of rejection and on graft survival has been evaluated. After all, renal perfusion has been determined in the MRI to examine the hypothesis if NOD, known as a TRPV1-agonist, has the capacity to improve renal perfusion. The beneficial effect of donor dopamine treatment in a setting of acute kidney injury could already be demonstrated. We have also demonstrated that NOD has nephro- protective properties in vitro and after bolus pre-treatment application in vivo. In this study NOD treatment is exerted in three experimental settings – warm ischemia model, acute and chronic renal transplantation setting. For renal function, creatinine and urea were analyzed in the blood plasma. In addition creatinine clearance was determined in a chronic transplantation setting. Renal inflammation was constituted using immunohistochemical methods like ED1 staining for activated macrophages and MHC II staining in general for antigen presenting cells. Evaluation of acute and chronic rejection was performed using Banff criteria. The data of this study revealed that NOD treatment over 5 days after acute kidney injury improves renal function and reduces renal inflammation which occurs after warm ischemiareperfusion injury. The application of NOD as a therapeutic agent after renal transplantation, either in an acute or in a chronic setting, offers in contrast to the findings after acute kidney injury no beneficial effect on renal function, renal inflammation, on rejection or longtime survival. Presumptive, the non- beneficial properties of NOD on renal transplantation could be substantially caused by kidney injuries after prolonged cold preservation which cannot attenuate by NOD application afterwards. Donor dopamine treatment before transplantation would reduce the kidney injury after cold ischemia and would probably enhance NOD’s protective abilities. Whereas NOD was identified as a TRPV1-agonist before, it has been investigated if NOD treatment ameliorates renal perfusion. Stimulation of TRPV1 is followed by the release of CGRP and substance P which are two potent vasodilators. Renal perfusion was measured in the MRI using ASL as a completely non-invasive measurement. We have shown a possible connection between perfusion and renal function as well as between the severity of vascular alterations in the graft but in general NOD treatment has no beneficial effect on renal perfusion in this study design.