Einfluss des A1-Adenosin-Rezeptorantagonisten SLV329 auf die Nierenfunktion im Modell der Thioacetamid-induzierten Leberzirrhose der Ratte | Effect of SLV329, an adenosine A1-receptor antagonist, on renal function in thioacetamide-induced rat model of liver cirrhosis.

1 Einleitung und Fragestellung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Adenosin 3 2.1.1 Aufbau, Metabolismus und Vorkommen 3 2.1.2 Klassifizierung und Funktion der Adenosinrezeptoren 3 2.1.3 Adenosin und die Leber 5 2.1.4 Adenosin und die Niere 7 2.2 Das hepatorenale Syndrom 11 2.2.1 Die Leberzirrhose 11 2.2.2 Niereninsuffizienz 12 2.2.3 Nierenversagen bei Lebererkrankungen 13 2.2.4 Das hepatorenale Syndrom 13 2.3 Das Tiermodell 22 3 Material und Methoden 24 3.1 Tiere und Tierhaltung 24 3.2 Versuchsdesign 24 3.3 Materialien 26 3.3.1 Der Wirkstoff SLV329 26 3.3.2 Antikörper 27 3.4 Methoden 28 3.4.1 Nicht-invasive Blutdruckmessung 28 3.4.2 Untersuchung im Stoffwechselkäfig 28 3.4.3 SLV329-Serumspiegelbestimmung 30 3.4.4 Organentnahme 30 3.4.5 Histologische Methoden 30 3.4.6 Western-Blot 34 3.4.7 Statistik 37 4 Ergebnisse 38 4.1 Körpergewichte 38 4.2 Organgewichte und makroskopische Beurteilung der Organe 40 4.3 Futteraufnahme 41 4.4 Wasseraufnahme 42 4.5 Ergebnisse der Serumuntersuchungen 43 4.5.1 Serumparameter zu Beginn des Versuches 43 4.5.2 Serumparameter in der achten Woche des Versuches 44 4.5.3 Serumparameter in Woche 16 des Versuches 45 4.5.4 Ergebnisse der SLV329-Konzentrationsbestimmung 47 4.6 Ergebnisse der Urinuntersuchungen 48 4.6.1 Urinparameter zu Beginn des Versuches 48 4.6.2 Urinparameter in der achten Woche des Versuches 49 4.6.3 Urinparameter in Woche 16 des Versuches 50 4.7 Glomeruläre Filtrationsrate 51 4.8 Blutdruck 53 4.9 Herzfrequenz 54 4.10 Ergebnisse der histologischen Untersuchungen 55 4.10.1 Untersuchung der Leber 55 4.10.2 Untersuchung der Nieren 57 4.11 Ergebnisse der Western-Blot-Untersuchungen 60 4.11.1 Adenosin- Rezeptorexpression in der Leber 60 4.11.2 Adenosin-Rezeptorexpression in den Nieren 62 4.12 Mortalität 64 5 Diskussion 65 5.1 Diskussion der Methoden 67 5.2 Diskussion der Ergebnisse 73 5.3 Schlussfolgerung und Ausblick 82 6 Zusammenfassung 83 7 Summary 85 8 Literaturverzeichnis 87 9 Abkürzungsverzeichnis 103 10 Anhang 104 11 Publikationen 110 12 Danksagung 111 13 Selbständigkeitserklärung 112

Hintergrund - Das hepatorenale Syndrom (HRS) ist primär eine funktionelle Niereninsuffizienz bei einer fortgeschrittenen Lebererkrankung. Die jährliche Inzidenz des HRS beträgt bei Patienten mit dekompensierter Zirrhose 8%. Häufig kommt es bei Zirrhotikern aufgrund der Aszitestherapie mit Diuretika zur Verschlechterung der Nierenfunktion und zur Entstehung von HRS. Adenosin-A1-Rezeptoren (A1R) sind an der Pathogenese des HRS über mehrere Mechanismen beteiligt. Die A1R-Aktivierung ist essenziell für die Auslösung des Adenosinakkumulation-bedingten hepatorenalen Reflexes, wirkt stark vasokonstriktiv an den kortikalen Nierengefäßen und steigert die Natrium- und Wasserresorption in der Niere. Die Hemmung der A1R führt zu einem Anstieg der Diurese ohne Minderung der glomerulären Filtrationsrate (GFR). Bei Herzinsuffizienz-Patienten wurde durch die kombinierte Therapie mit Furosemid und einen A1R-Antagonisten eine Steigerung der Harnausscheidung ohne Verminderung der GFR erreicht. Im Rahmen der vorgelegten Arbeit wurden die Auswirkungen des A1R-Antagonisten SLV329 auf die Nierenfunktion und auf die Diurese in der experimentell erzeugten Leberzirrhose der Ratte untersucht. Methoden – Für die Untersuchungen wurde das Modell der Thioacetamid- induzierten (TAA) Leberzirrhose der Ratte gewählt. Ähnlich wie beim Menschen, kommt es in diesem Modell durch Entwicklung einer portalen Hypertonie und einer systemischen Hypotonie zur Verschlechterung der Nierenfunktion. Männlichen Wistar-Ratten (N=53) wurde über achtzehn Wochen TAA verabreicht. Ab der achten Woche wurden die Tiere mit Furosemid, SLV329 oder mit beiden Substanzen behandelt. Eine Gruppe wurde nicht behandelt, um den Verlauf der unbehandelten Leberzirrhose zu beobachten. Als Kontrolle dienten Gruppen mit gesunden Ratten und entsprechender Behandlung (N=32). Ergebnisse – Die TAA- Behandlung führte zu einer hohen Mortalität (36%), welche durch die Furosemidbehandlung gesteigert (53%) und durch die SLV329-Behandlung vermindert (16%, p = 0,046 vs. Furosemid-behandelte TAA-Ratten) wurde. TAA führte zur Entwicklung einer ausgeprägten Leberzirrhose mit signifikanter Minderung der Diurese und Verschlechterung der Nierenfunktion (GFR). Sowohl die Furosemidbehandlung als auch die SLV-Behandlung führte bei den TAA- behandelten Tieren zur Erhöhung der Diurese, jedoch bewirkte die Furosemidbehandlung zugleich eine tendenzielle Verminderung der GFR. Dagegen zeigten die SLV329-behandelten Tiere eine starke Tendenz zur Verbesserung der Nierenleistung. Die kombinierte Therapie mit Furosemid und SLV329 führte zu einem stärkeren diuretischen Effekt als die Monotherapien, war aber, ähnlich wie die Furosemidbehandlung, nachteilig für die GFR. Die unterschiedlichen Behandlungen hatten keinen signifikanten Einfluss auf das Ausmaß der Leberzirrhose. In keiner der Gruppen konnten histologisch sichtbare Veränderungen in den Nieren festgestellt werden. Schlussfolgerung – Die vorliegende Studie konnte zeigen, dass die Behandlung mit dem A1R-Antagonisten SLV329 bei der Leberzirrhose der Ratte zu einer Steigerung der Diurese mit einer tendenziellen Verbesserung der Nierenfunktion führt. Die kombinierte Behandlung mit Furosemid und SLV329 hatte eine noch stärkere diuretische Wirkung, allerdings mit einer gleichzeitigen Verschlechterung der Nierenleistung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die SLV329-Monotherapie eine neue Vorgehensweise für die Aszitesbehandlung von Zirrhosepatienten bieten könnte und auch für Prophylaxe und Therapie des HRS eingesetzt werden könnte.

Background and Purpose - Hepatorenal syndrome (HRS) is initially a functional renal failure that develops in patients with severe liver disease. Incidence of HRS in patients with decompensated cirrhosis is 8%. In cirrhotic patients with ascites, diuretic therapy is frequently followed by renal function disturbance, which can result in HRS. Adenosine A1 receptors (A1R) are involved in the pathogenesis of HRS due to several mechanisms. Intrahepatic A1R are responsible for the adenosine-mediated hepatorenal reflex. Activation of renal A1R results in cortical vasoconstriction and stimulates reabsorption of sodium and fluid. Inhibition of renal A1R increases urine output without deterioration in glomerular filtration rate (GFR). In patients with congestive heart failure, urine volume increases and there is no deterioration in GFR when A1R antagonist are given in addition to furosemide. In the present study we analyzed the influence of the treatment with SLV329, an A1R antagonist, on renal function and diuresis in a rat model of cirrhosis. Methods – We tested the effect of SLV329 in thioacetamide (TAA) induced rat liver cirrhosis. This model mimics clinical conditions of liver cirrhosis characterized by portal hypertension and systemic hypotension. Cirrhosis was induced in male Wistar rats by TAA administration for eighteen weeks (N=53). After eight weeks, treatment with SLV329 or furosemide or both began. Development of liver cirrhosis was confirmed by measurements of liver enzymes activity and histological analyses of liver tissue. We estimated kidney function by calculation of GFR. Diuresis was assessed on the basis of water intake. The expression of adenosine receptors was determined by Western blot analysis in liver and kidney. Results – TAA treatment was associated with a high mortality (36%) and this was increased by furosemide (53%), whereas SLV329 reduced the mortality (16%, p = 0.046 vs. furosemide treated rats). TAA caused distinctive liver cirrhosis with significant deterioration of diuresis and impairment of renal function (GFR). Furosemide and SLV329 treatment enhanced diuresis significantly in TAA treated rats. However, furosemide led to further reduction of GFR. In contrast SLV329 treatment showed a strong trend towards improvement of renal function. The dual therapy with furosemide and SLV329 produced a stronger diuretic effect than monotherapies with furosemide or SLV329 but affected renal function adversely. Neither furosemide, nor SLV329 influenced the development of liver cirrhosis. No histologically detectable changes in renal tissue could be demonstrated in any treated group. Conclusion - The present study demonstrates that treatment with SLV329, an A1R antagonist, produces a diuretic effect and tends to improve renal function in rats with liver cirrhosis. Combined furosemide and SLV329 treatment additionally increase diuresis but with a decline in GFR. SLV329 monotherapy thus may offer a novel approach to the management of cirrhotic ascites, and could be used for prophylaxis and therapy of HRS as well.