Diabetes, kidney failure and fibrosis

Diabetes er en hyppig årsak til nyresvikt, som kan behandles med nyretransplantasjon alene (KA) eller nyre og pankreas transplantert samtidig (SPK). Sistnevnte vil normalisere blodsukkeret, og det knytter seg stor interesse til om dette vil ha effekt på diabetiske organforandringer over tid. Hensikten var å studere hvorvidt reetablering av varig normoglykemi har effekt på diabetiske senkomplikasjoner med fokus på nyreskade, samt å få økt kunnskap om de bakenforliggende molekylære endringer og mekanismer. Personer med diabetes type 1 som for > 8 år siden mottok nyretransplantat (KA) eller kombinert nyre-pankreas-transplantat (SPK) ble sammenliknet. Da SPK gruppen er normoglykemisk mens KA gruppen er hyperglykemisk, var dette en unik mulighet til å studere effekten av hyperglykemi på inflammatoriske og metabolske parametere og strukturelle endringer i nyre. Filtrasjonsbarriæren i nyre består av endotel med glykokalyks, basalmembran og podocytter. Økt basalmembrantykkelse og redusert glykokalyks er relatert til diabetisk nefropati. Proteoglykaner (PGer) er avgjørende bestanddeler her. PGer er proteiner modifisert med sukkerkjeder av heparansulfat eller kondroitinsulfat-typen, hvis struktur kan endres ved diabetes og påvirke nyrefiltreringen negativt. Resultater fra den første gruppen inkluderte pasienter ble publisert i Reine TM et.al, DRCP 2015 og i Lindahl JP et.al, Diabetologia 2014. Her viser vi at SPK-gruppen er normoglykemisk og har bedret metabolsk profil sammenliknet med KA-gruppen. Vi demonstrerte strukturelle forskjeller idet den hyperglykemiske gruppen hadde fortykket glomerulær basalmembran, økt mesangialvolum og endret heparansulfatstruktur. Videre ble flere pasienter inkludert og strukturelle endringer i nyrene ble studert i mer detalj. Glykokalyks-PGene syndecan-1 og -4 er målt i serum, plasma og urin og er økt i KA, og mengden av syndekan-sheddaser skal nå måles. Morfometri viste en positiv korrelasjon mellom basalmembranstykkelsen og langtidsblodsukker-markøren HbA1c, og vi fant en positiv korrelasjon mellom HbA1c og protein/kreatinin ratio (PCR, som indikasjon på proteinuri). Proteomikk-analyserer nå gjort på nyrebiopsiene, disse dataene analyseres nå fortløpende. Her sammenliknes det renale proteomet mellom de to gruppene, md fokus på extracellulær-matriks molekyler og enzymer involvert i turnover av denne. Disse dataene vil ila året resultere i to publikasjoner, en med arbeidstittel «Effects of a diabetic milieu on the kidney» og en som presenterer resultatene fra det renale proteomet. Den siste vil være hypotesegenererende og et utgangspunkt for ytterligere publikasjoner. Ved diabetes sees vaskulære komplikasjoner forårsaket av endotelial dysfunksjon, inflammasjon og atherosklerose. Endotelcellene kler innsiden av blodårene, og eksponeres dermed for hyperglykemi og inflammasjon ved diabetes. Man ser i tråd med dette at endotelcellene er påvirket ved diabetes, og endotelial dysfunksjon er involvert i utviklingen av diabetiske senkomplikasjoner. Ved in vitro endotelcelleforsøk viste vi at PGene serglycin og syndekan-4 er involvert i prosesser som inflammatorisk respons, sårtilheling og angiogenese, relevant for diabetes (Reine TM et al BBA 2014, Reine TM et al PlosONE 2015, Vuong TT et al JHC 2015, Kolset IB et al JDC 2015, Reine TM et al Food Nutr Res 2016) og en masteroppgave (Kristiansen O, 2015) I primære humane glomerulære endotelceller undersøkte vi effekten av eksperimentell diabetes (hyperglykemi og inflammasjon) på shedding av syndekaner. Syndekan-4 shedding var økt ved inflammasjon og bruk av MMP-hemmere involverte MMPer i denne prosessen. Knockdown eksperimenter utføres nå for å identifisere hvilke MMPer som er involvert. Dette har resultert i en traineeship oppgave (Manou D, Patras Universitet) og vil publiseres i en masteroppgave i 2017 (Lanzalaco F, Milano Universitet) og planlegges som vitenskapelig publikasjon ila 2017. Denne studiens hensikt var å studere hvorvidt reetablering av varig normoglykemi har målbar effekt på diabetiske senkomplikasjoner, og samtidig få økt kunnskap om hvilke molekylære endringer og mekanismer som ligger bak utviklingen av diabetiske senskader med fokus på nyreskade. Denne studien gir økt kunnskap om hvordan diabetes over tid kan føre til endret nyrefunksjon, noe som er helt avgjørende i forebyggende arbeid og i behandling. Våre resultater viser at det inflammatoriske miljøet ved diabetes medfører strukturelle endringer av proteoglykanene og økt shedding av syndekaner fra overflaten av endotelceller. Strukturelle endringer kan påvirke filtreringennegativt. Syndekanene på overflaten av de glomerulære endotelcellene er en del av den endoteliale glykokalysen. Shedding av disse kan være en protektiv mekanisme eller et tegn på endotel skade, og en redusert glykokalyks kan gi redusert filtreringskapasitiet. Økte nivåer av syndekan sheddet til serum kan således måles og vil kunne være markør for nyreskade, og også for andre komplikasjoner ved diabetes. Våre resultater viser videre at sheddingen reguleres av en eller flere matrix metalloproteinaser. Til sammen kan denne kunnskapen brukes til tidlig deteksjon og til forebygging av skade. Våre morfometriske analyser har underbygget at en strukturell endring som sees ved redusert filtrering i nyre er økt basalmembranstykkelse. De renale proteom-dataene vil gi oss et enda mer komplett bilde av hvilke molekylære endringer som finner sted i den diabetiske nyren. Dette er avgjørende kunnskap for videre utvikling av forebyggende og kurativ behandling av diabetiske nyreskader.