Untersuchungen zur Fibrose bei Peritonealer Dialyse: Beeinflussung der TGF-beta-1 - Expression und der Kollagensynthese Humaner Peritonealer Fibroblasten durch Glukose, mechanischen Stress, Endothelin1 und PDGF-BB

Abstract

Die Funktion der Peritonealdialyse wird häufig durch die Entstehung einer peritonealen Fibrose begrenzt. Als Hauptursache werden rezidivierende Peritonitiden und die unphysiologische Dialyseflüssigkeit mit ihrem niedrigen pH, hohem Laktat- und Glukosegehalt gesehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde an einem In-vitro-Modell mit humanen peritonealen Fibroblasten (HPF) die spezifische Glukosewirkung im Gegensatz zu unspezifischen hyperosmolaren Glyceroleffekten untersucht. Außerdem wurde die Auswirkung mechanischer Belastung in Form von Scherstress und Dehnung auf die HPF untersucht, sowie die Wirkung von Platelet-derived Growth Factor (PDGF) und Endothelin. Die Beurteilung der profibrotischen Effekte erfolgte durch die Messung von Transforming Growth Factor beta 1 (TGF-beta-1) und von Prokollagen-I N-terminales Propeptid (PINP), einem Spaltprodukt von Prokollagen I. Zusätzlich erfolgte eine morphologische Einschätzung der Zellen mittels Anfärbung von intrazellulärem Aktin, um mögliche direkte Zellveränderungen oder Zellinteraktionen zu erfassen. Die HPF-Spenderlinien zeigten große interindividuelle Varianz der TGF-beta-1 - und Kollagenproduktion. Der profibrotische Effekt von Glukose auf HPF in vitro bestätigte sich auf Proteinebene für TGF-beta-1 und Kollagen. Der osmotische Stress durch Glycerol zeigte eine weitgehend von TGF-beta-1 unabhängige Kollagenerhöhung, ebenso die zyklische Dehnung der Zellen. PDGF steigerte TGF-beta-1 und Kollagen I. Endothelin zeigte keinen profibrotischen Einfluß auf die HPF. Morphologisch zeigte sich unter mechanischem Stress eine aufgelockerte Aktinfilamentanordnung sowie vermehrte Lamellipodien und Filopodien der HPF. Fibrotische Prozesse sind multifaktoriell. Es konnte gezeigt werden, dass Glukose, sowie hyperosmolarer und mechanischer Stress fibrotische Effekte bei HPF auslösen. Die genauen Wege der Fibroseinduktion bleiben weiterhin offen.

Peritoneal fibrosis is a common problem in peritoneal dialysis. Some of the main reasons for the induction of peritoneal fibrosis are relapsing peritonitis or non-physiological dialysis fluids. Commercially available, standard peritoneal dialysis fluids are characterized by a high glucose and lactate concentrations as well as a low pH. In this study in vitro Human Peritoneal Fibroblasts (HPF) were exposed to high glucose and glycerol in order to examine specific glucose mediated effects as well as non-specific hyperosmotic effects. We also analyzed the impact of mechanical stress (fluid shear stress and cellular stretch) on the induction of fibrosis. Last but not least the effects of Plateled-derived Growth Factor (PDGF) and Endothelin on HPF function were studied. The evaluation of the profibrotic effects occured by measurement of Transforming Growth Factor beta 1 (TGF-beta-1) and Procollagen-I N-terminal Propeptid (PINP), which is a split piece of procollagen I. In addition the intracellular actin was stained and the cells were morphologically evaluated in order to note potential changes in cellular shape or cell interaction. The HPF-cell cultures were taken from different donors. We observed a high variance of TGF-beta-1 and collagen levels. High glucose had a strong profibrotic effect and went along with a high HPF TGF- beta-1 synthesis as well as collagen I protein production. The osmotic glycerol stress and cyclic cellular stretch showed an elevation of collagen synthesis but TGF-beta-1 levels were only moderately increased. PDGF increased TGF-beta-1 and collagen I synthesis. Endothelin had no effect on HPF in regard to profibrotic effects. Mechanical stress caused disaggregation of actin filaments and induced lamellipodia and filopodia. Fibrotic processes are multifactorial. It could be shown that high glucose but also hyperosmolarity and physical stress is a trigger for fibrosis. The exact mechanism for the induction of fibrosis still remain to be elucidated.