Einfluss der parietalen Epithelzellen auf die Bowman’sche Kapsel bei diabetischer Nephropathie

Die diabetische Nephropathie ist derzeit weltweit der häufigste Grund für die terminale Niereninsuffizienz mit einem Anteil von einem Drittel aller Fälle. Im Verlauf der diabetischen Nephropathie kommt es zu einer zunehmenden Glomerulosklerose. Die Fähigkeit der parietalen Epithelzelle zur Ausbildung von extrazellulärer Matrix und ein möglicher Beitrag zur Glomerulosklerose ist bislang unklar. Daher sollte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die parietale Epithelzelle bei der diabetischen Nephropathie vermehrt extrazelluläre Matrix bildet und dadurch die Bowman’sche Kapsel verdickt. Diese Frage wurde unter Verwendung einer immortalisierten murinen parietalen Epithelzelllinie und einer primären humanen parietalen Epithelzelllinie im Zellversuch und Stimulation dieser Zellen mit hoher Glukosekonzentration (30mM), TGF-β1 und „advanced glycation endproducts“ nachgegangen. Außerdem wurde retrospektiv die Bowman’sche Kapsel von sechs humanen Nierenbiopsien mit diabetischer Nephropathie per Licht- und Transmissionselektronen-mikroskopie untersucht. Im ersten Schritt war die Aktivierung der parietalen Epithelzelle unter diabetischer Kondition Fokus der experimentellen Untersuchung. Hier lag ein zellspezifischer Effekt vor. Während für die humanen parietalen Epithelzellen keine funktionellen oder morphologischen Zeichen der Aktivierung gefunden werden konnte, zeigten murine parietale Epithelzellen eine Aktivierung nach Stimulation mit TGF-β1. Der zweite Schritt bestand in der Untersuchung der Bildung von TGF-β1 in parietalen Epithelzellen. Auch hier konnten unterschiedliche Stimulationseffekte bei den murinen und humanen parietalen Epithelzellen beobachtet werden. Während die humanen parietalen Epithelzellen weder auf Transkriptions-, noch auf Translationsebene eine geänderte Expression zeigten, exprimierten die murinen parietalen Epithelzellen in einem positiven Feedback-Mechanismus auf Transkriptionsebene verstärkt TGF-β1 nach Stimulation mit TGF-β1. Auf Translationsebene konnte eine verstärkte Bildung von TGF-β1 nach Stimulation mit „advanced glycation endproducts“ und eine verminderte Bildung nach Stimulation mit Glukose beobachtet werden. Der dritte Schritt beinhaltete die Untersuchung der Kollagenbildung in den parietalen Epithelzellen und die Vermessung der Bowman’schen Kapsel. Während Glukose in keiner der Zelltypen zu einer Änderung der Kollagengenexpression führte, induzierte TGF-β1 in den humanen und murinen parietalen Epithelzellen eine Hochregulation der Genexpression verschiedener Ketten von Kollagen IV und Kollagen I α 1. „Advanced glycation endproducts“ verstärkten die Transkription der Kollagene in den humanen parietalen Epithelzellen, wohingegen sie diese in murinen parietalen Epithelzellen herunterregulierten. In der retrospektiven histologischen Untersuchung von sechs Patienten mit diabetischer Nephropathie und sechs Vergleichspatienten wurde per Licht- und Transmissionselektronenmikroskopie die Dicke der Bowman’schen Kapsel vermessen. In den lichtmikroskopischen Messungen zeigte sich für die Patienten mit diabetischer Nephropathie eine signifikant verdickte Bowman’schen Kapsel. Diese Verdickung konnte bei Patienten mit diabetischer Nephropathie in den transmissionselektronenmikroskopischen Messungen bestätigt werden. Letztlich ist die Lichtmikroskopie die geeignetere Messmethode, weil hier eine höhere Anzahl an Glomeruli gemessen werden kann und sie einen Selektionsbias ausschließt. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die parietale Epithelzelle unter diabetischer Kondition verstärkt extrazelluläre Matrix bildet und diese basal ablagert. In den murinen parietalen Epithelzellen ergaben sich Hinweise auf den Mechanismus der Aktivierung und einen positiven Feedbackmechanismus von TGF-β1 bei der diabetischen Nephropathie. Die Verdickung der Bowman’schen Kapsel ist von klinischer und diagnostischer Bedeutung, da die Ausbildung der parietalen Fibrose viele Funktionen der parietalen Epithelzellen und Bowman’schen Kapsel einschränkt und der Glomerulus letztlich sklerosiert bzw. verödet. Diagnostisch werden künftige Studien den Wert der Dickenmessung der Bowman’schen Kapsel als zusätzliches pathologisches Kriterium der Stadieneinteilung der diabetischen Nephropathie zeigen

Einfluss der parietalen Epithelzellen auf die Bowman’sche Kapsel bei diabetischer Nephropathie

Die diabetische Nephropathie ist derzeit weltweit der häufigste Grund für die terminale Niereninsuffizienz mit einem Anteil von einem Drittel aller Fälle. Im Verlauf der diabetischen Nephropathie kommt es zu einer zunehmenden Glomerulosklerose. Die Fähigkeit der parietalen Epithelzelle zur Ausbildung von extrazellulärer Matrix und ein möglicher Beitrag zur Glomerulosklerose ist bislang unklar. Daher sollte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die parietale Epithelzelle bei der diabetischen Nephropathie vermehrt extrazelluläre Matrix bildet und dadurch die Bowman’sche Kapsel verdickt. Diese Frage wurde unter Verwendung einer immortalisierten murinen parietalen Epithelzelllinie und einer primären humanen parietalen Epithelzelllinie im Zellversuch und Stimulation dieser Zellen mit hoher Glukosekonzentration (30mM), TGF-β1 und „advanced glycation endproducts“ nachgegangen. Außerdem wurde retrospektiv die Bowman’sche Kapsel von sechs humanen Nierenbiopsien mit diabetischer Nephropathie per Licht- und Transmissionselektronen-mikroskopie untersucht. Im ersten Schritt war die Aktivierung der parietalen Epithelzelle unter diabetischer Kondition Fokus der experimentellen Untersuchung. Hier lag ein zellspezifischer Effekt vor. Während für die humanen parietalen Epithelzellen keine funktionellen oder morphologischen Zeichen der Aktivierung gefunden werden konnte, zeigten murine parietale Epithelzellen eine Aktivierung nach Stimulation mit TGF-β1. Der zweite Schritt bestand in der Untersuchung der Bildung von TGF-β1 in parietalen Epithelzellen. Auch hier konnten unterschiedliche Stimulationseffekte bei den murinen und humanen parietalen Epithelzellen beobachtet werden. Während die humanen parietalen Epithelzellen weder auf Transkriptions-, noch auf Translationsebene eine geänderte Expression zeigten, exprimierten die murinen parietalen Epithelzellen in einem positiven Feedback-Mechanismus auf Transkriptionsebene verstärkt TGF-β1 nach Stimulation mit TGF-β1. Auf Translationsebene konnte eine verstärkte Bildung von TGF-β1 nach Stimulation mit „advanced glycation endproducts“ und eine verminderte Bildung nach Stimulation mit Glukose beobachtet werden. Der dritte Schritt beinhaltete die Untersuchung der Kollagenbildung in den parietalen Epithelzellen und die Vermessung der Bowman’schen Kapsel. Während Glukose in keiner der Zelltypen zu einer Änderung der Kollagengenexpression führte, induzierte TGF-β1 in den humanen und murinen parietalen Epithelzellen eine Hochregulation der Genexpression verschiedener Ketten von Kollagen IV und Kollagen I α 1. „Advanced glycation endproducts“ verstärkten die Transkription der Kollagene in den humanen parietalen Epithelzellen, wohingegen sie diese in murinen parietalen Epithelzellen herunterregulierten. In der retrospektiven histologischen Untersuchung von sechs Patienten mit diabetischer Nephropathie und sechs Vergleichspatienten wurde per Licht- und Transmissionselektronenmikroskopie die Dicke der Bowman’schen Kapsel vermessen. In den lichtmikroskopischen Messungen zeigte sich für die Patienten mit diabetischer Nephropathie eine signifikant verdickte Bowman’schen Kapsel. Diese Verdickung konnte bei Patienten mit diabetischer Nephropathie in den transmissionselektronenmikroskopischen Messungen bestätigt werden. Letztlich ist die Lichtmikroskopie die geeignetere Messmethode, weil hier eine höhere Anzahl an Glomeruli gemessen werden kann und sie einen Selektionsbias ausschließt. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die parietale Epithelzelle unter diabetischer Kondition verstärkt extrazelluläre Matrix bildet und diese basal ablagert. In den murinen parietalen Epithelzellen ergaben sich Hinweise auf den Mechanismus der Aktivierung und einen positiven Feedbackmechanismus von TGF-β1 bei der diabetischen Nephropathie. Die Verdickung der Bowman’schen Kapsel ist von klinischer und diagnostischer Bedeutung, da die Ausbildung der parietalen Fibrose viele Funktionen der parietalen Epithelzellen und Bowman’schen Kapsel einschränkt und der Glomerulus letztlich sklerosiert bzw. verödet. Diagnostisch werden künftige Studien den Wert der Dickenmessung der Bowman’schen Kapsel als zusätzliches pathologisches Kriterium der Stadieneinteilung der diabetischen Nephropathie zeigen

Optimizing Mouse Surgery with Online Rectal Temperature Monitoring and Preoperative Heat Supply. Effects on Post-Ischemic Acute Kidney Injury

Body temperature affects outcomes of tissue injury. We hypothesized that online body core temperature recording and selective interventions help to standardize peri-interventional temperature control and the reliability of outcomes in experimental renal ischemia reperfusion injury (IRI). We recorded core temperature in up to seven mice in parallel using a Thermes USB recorder and ret-3-iso rectal probes with three different protocols. Setup A: Heating pad during ischemia time;Setup B: Heating pad from incision to wound closure;Setup C: A ventilated heating chamber before surgery and during ischemia time with surgeries performed on a heating pad. Temperature profile recording displayed significant declines upon installing anesthesia. The profile of the baseline experimental setup A revealed that <1% of the temperature readings were within the target range of 36.5 to 38.5 degrees C. Setup B and C increased the target range readings to 34.6 +/- 28.0% and 99.3 +/- 1.5%, respectively. Setup C significantly increased S3 tubular necrosis, neutrophil influx, and mRNA expression of kidney injury markers. In addition, using setup C different ischemia times generated a linear correlation with acute tubular necrosis parameters at a low variability, which further correlated with the degree of kidney atrophy 5 weeks after surgery. Changing temperature control setup A to C was equivalent to 10 minutes more ischemia time. We conclude that body temperature drops quickly in mice upon initiating anesthesia. Immediate heat supply, e.g. in a ventilated heating chamber, and online core temperature monitoring can help to standardize and optimize experimental outcomes

Assessment of Renal Transplant Perfusion by Contrast-Enhanced Ultrasound after Switch from Calcineurin Inhibitor to Belatacept: A Pilot Study

Calcineurin inhibitors (CNIs) have improved short-term kidney allograft survival but are nephrotoxic and vasoconstrictive. Vasoconstriction is potentially reversible after switching from CNIs to belatacept. The kidney allograft shows optimal requirements for dynamic perfusion imaging using contrast-enhanced ultrasound (CEUS). We performed standardized CEUS in patients after switching from CNIs to belatacept for clinical indication to study the suitability of CEUS, in order to assess the effects of CNI cessation on kidney allograft perfusion. Eleven kidney transplant patients were enrolled from February 2020 until November 2020. Demographic, clinical, and laboratory parameters, as well as perfusion imaging, were assessed at baseline and 6 months after switching immunosuppression. Quantification of perfusion imaging on CEUS was performed using a post-processing software tool on uncompressed DICOM cine loops. After CNI cessation, estimated glomerular filtration rate increased by 4.8 mL/min/1.73 m(2) (16%). Despite good quality of fit and comparable regions of interest in baseline and follow-up CEUS examinations, quantification of perfusion imaging showed a slightly improved cortical perfusion without reaching statistical significance after CNI cessation. This is the first study that systematically investigates the suitability of CEUS to detect changes of microvascular perfusion in kidney transplant recipients in vivo. No significant differences could be detected in perfusion measurements before and after CNI cessation

Data from: Optimizing mouse surgery with online rectal temperature monitoring and preoperative heat supply. Effects on post-ischemic acute kidney injury.

Body temperature affects outcomes of tissue injury. We hypothesized that online body core temperature recording and selective interventions help to standardize peri-interventional temperature control and the reliability of outcomes in experimental renal ischemia reperfusion injury (IRI). We recorded core temperature in up to seven mice in parallel using a Thermes USB recorder and ret-3-iso rectal probes with three different protocols. Setup A: Heating pad during ischemia time; Setup B: Heating pad from incision to wound closure; Setup C: A ventilated heating chamber before surgery and during ischemia time with surgeries performed on a heating pad. Temperature profile recording displayed significant declines upon installing anesthesia. The profile of the baseline experimental setup A revealed that <1 % of the temperature readings were within the target range of 36.5 to 38.5 °C. Setup B and C increased the target range readings to 34.6 ± 28.0 % and 99.3 ± 1.5 %, respectively. Setup C significantly increased S3 tubular necrosis, neutrophil influx, and mRNA expression of kidney injury markers. In addition, using setup C different ischemia times generated a linear correlation with acute tubular necrosis parameters at a low variability, which further correlated with the degree of kidney atrophy 5 weeks after surgery. Changing temperature control setup A to C was equivalent to 10 minutes more ischemia time. We conclude that body temperature drops quickly in mice upon initiating anesthesia. Immediate heat supply, e.g. in a ventilated heating chamber, and online core temperature monitoring can help to standardize and optimize experimental outcomes

Heating chamber-based optimization of temperature control enables precise modulation of tubular injury and neutrophil infiltration at different ischemia times.

<p>Male C57BL/6N mice, 6–8 weeks of age, underwent sham surgery or unilateral ischemia for 15, 25, 35 or 45 minutes and subsequent reperfusion for 24 hours using setup C. (A) Representative PAS-stained pictures of sham-operated and ischemic kidney sections are shown at 100-fold magnification. The necrotic area of the S3 segment [%] is presented as mean ± SEM, derived from n = 5. (B) Representative Ly-6B.2-stained pictures of sham-operated and ischemic kidney sections are shown at 20-fold magnification. Ly-6B.2-positive events are assessed from 50-fold magnified images and normalized to whole kidney section area, expressed as mean ± SEM, derived from n = 5.</p

Optimization of temperature control affects mRNA expression levels of pro-inflammatory and kidney injury markers.

<p>Male C57BL/6N mice, 6–8 weeks of age, underwent unilateral ischemia for 45 minutes and subsequent reperfusion for 24 hours using setup A, B and C, respectively. mRNA expression levels were assessed by reverse transcription and subsequent qRT-PCR for (A) <i>Kim-1</i>, (B) <i>Ngal</i>, (C) <i>Cxcl-2</i> and (D) <i>Il-6</i>. Data are calculated as target gene expression normalized to the housekeeping gene 18s and presented as mean ± SEM, derived from n ≥ 5.</p

Optimizing temperature control enhances kidney atrophy after IRI.

<p>Male C57BL/6N mice, 6–8 weeks of age, underwent unilateral ischemia for 15, 25, 35 or 45 minutes ischemia and subsequent reperfusion for 5 weeks using setup A and/ or C. (A) Kidney weight [mg] is given as mean ± SEM, asteriks above CO kidneys refer to differences compared to sham-operated mice, derived from n ≥ 5. (B) Images of contra-lateral and ischemic kidneys are taken from mice that underwent IR surgery in setup C. (C) Δ kidney weight [mg] calculated from the data shown in (A) is expressed as mean ± SEM, derived from n ≥ 5. (D) Pictures of Masson’s trichrome stained kidney sections correspond to the data shown in (C).</p