Die erweiterte Leberteilresektion wird gegenwärtig als kurative Therapie verschiedenster Erkrankungen der Leber durchgeführt, zumeist bei primären oder sekundären Lebertumoren. Perioperativ erleiden die Patienten häufig eine akute Nierenschädigung mit erhöhter Morbidität und Mortalität nach dem operativen Eingriff. Dies hat gravierende Auswirkungen auf den Patienten und bei einer intensivmedizinisch notwendigen Versorgung auch auf unser Gesundheitssystem. Um dies abzumildern ist die Früherkennung der Nierenschädigung essentiell. Die derzeit etablierte Therapie fungiert nur supportiv bis hin zum Einsatz von Nierenersatzverfahren und ist zeit- und kostenintensiv. Die Suche nach neuen innovativen Therapieansätzen gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. In einem Tiermodell am Schwein wurde nach erweiterter Leberteilresektion und 150 min Ischämiezeit bei Kontrolltieren eine akute Leberschädigung mit Anzeichen einer akuten Nierenschädigung beobachtet. Innerhalb von 24 Stunden stieg die Konzentration des Biomarkers NGAL (Neutrophilen Gelatinase-assoziiertes Lipocalin), der für die frühzeitige Diagnostik einer akuten Nierenschädigung verwendet wird, signifikant im Urin und Blut an. Dies erfolgte noch bevor Veränderungen des Routineparameters Kreatinin im Serum erfasst werden konnten. Nach intravenöser Transplantation mesenchymaler Stromazellen (MSC) aus dem Knochenmark von Spendertieren wurde eine signifikant verringerte Konzentration von NGAL im Blut und Urin von Versuchstieren im Beobachtungszeitraum von 24 Stunden gemessen. Somit konnte eine Abschwächung der entstandenen Nierenschädigung durch MSC-Transplantation gezeigt werden. Auf der Suche nach der Wirkungsweise der Stromazellen wurde eine signifikant erhöhte Konzentration von 14 verschiedenen Zytokinen im Serum und Nierengewebe nach MSC-Transplantation festgestellt. Im Blut wurde vermehrt zirkulierendes PDGF gemessen, welches die Blutdruck-Stabilität optimierte und somit für eine verbesserte Organperfusion sorgte. Im Nierengewebe wurden immunmodulierende und regenerationsfördernde sowie die Differenzierung und das Wachstum von Zellen regulierende Zytokine vermehrt exprimiert. Auf zellulärer Ebene konnte eine veränderte Expression des Zelladhäsionsmoleküls N-Cadherin identifiziert werden. Nach akuter Nierenschädigung reduzierte sich dessen Expression in den betroffenen Zellmembranen der proximalen Nierentubuli, wohingegen die im distalen unberührt blieb. Nach MSC-Transplantation normalisierte sich die Expression wieder. Somit trugen die MSC zum Erhalt der epithelialen Integrität und Funktionalität bei. Konstatiert werden kann daher, dass eine akute Nierenschädigung nach einer erweiterten Leberteilresektion durch die Transplantation von MSC abgemildert wurde. Eine Behandlung mit MSC scheint ein vielversprechender neuer Therapieansatz zur Behandlung einer akuten Nierenschädigung zu sein. Weiterführende klinische Untersuchungen zur Überprüfung der Sicherheit, Durchführbarkeit und Wirksamkeit sollten sich anschließen, um den Weg der MSC-basierten Therapie bei Nierenerkrankungen zu ebnen.:Inhaltsverzeichnis ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 3 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 5 TABELLENVERZEICHNIS 7 1 EINFÜHRUNG 8 1.1 Niere 8 1.1.1 Anatomie und Physiologie 8 1.1.2 Akute Nierenschädigung 9 1.1.3 Diagnostik 12 1.1.4 Komplikationen 14 1.1.5 Therapeutische Möglichkeiten und Prognose 15 1.2 Erweiterte Leberteilresektion 16 1.3 Mesenchymale Stromazellen 17 1.3.1 Definition 17 1.3.2 Potential 18 1.3.3 Anwendung 18 1.3.4 Zytokine 19 1.4 Tiermodell 20 2 AUFGABENSTELLUNG 22 3 MATERIAL UND METHODEN 23 3.1 Versuchsgruppenplanung 23 3.2 Gewinnung der MSC 24 3.2.1 Isolation der MSC 24 3.2.2 Kultivierung 24 3.2.3 Zellernte 25 3.2.4 Bestimmung der Vitalität und Kryokonservierung 25 3.3 Hepatogene Differenzierung 26 3.4 Tierversuche 27 3.4.1 Vorbereitung der Versuchstiere 27 3.4.2 Durchführung der Leberteilresektion 29 3.4.3 Probengewinnung 30 3.4.4 Organentnahme und Euthanasie der Versuchstiere 31 3.4.5 Probenaufarbeitung 31 3.5 Statistische Auswertung 38 4 ERGEBNISSE 39 4.1 Postoperative Leberschädigung nach erweiterter Leberteilresektion 39 4.2 Makroskopische Untersuchung der Nieren und Urinproduktion 40 4.3 Kreatinin-Konzentration im Serum 42 4.4 Kim-1-Konzentration im Urin 43 4.5 Wirkung der MSC-Transplantation auf die NGAL-Konzentration im Urin 44 4.6 Wirkung der MSC-Transplantation auf die NGAL-Konzentration im Blut 45 4.7 Histologische Veränderungen 46 4.8 Veränderte Zytokinexpression durch MSC-Transplantation 49 5 DISKUSSION 54 5.1 Akute Nierenschädigung nach erweiterter Leberteilresektion 54 5.1.1 Serum-Kreatinin, KIM-1 und NGAL als Marker der akuten Nierenschädigung 54 5.1.2 Zusammenhang der Leber- und Nierenschädigung 57 5.2 Wirkung der MSC auf die akute Nierenschädigung 59 5.2.1 Biomarker und Urinproduktion diagnostizieren Verbesserung der Nierenfunktion durch MSC 59 5.2.2 MSC-Wirkung in der Niere durch Verbesserung der epithelialen Integrität 60 5.2.3 MSC zeigen organprotektive Eigenschaften nach großen chirurgischen Eingriffen 62 5.2.4 Wirkungsweise der MSC über Zytokine 63 5.2.5 Verbesserung der Blutdruck-Stabilität durch MSC mittels PDGF 68 5.2.6 VEGF als protektiver Faktor für die Nierenfunktion 71 5.3 Ausblick 73 6 ZUSAMMENFASSUNG DER ARBEIT 75 7 LITERATURVERZEICHNIS 77 8 ERKLÄRUNG ÜBER DIE EIGENSTÄNDIGE ABFASSUNG DER ARBEIT 91 9 CURRICULUM VITAE 92 10 PUBLIKATIONEN 93 11 DANKSAGUNG 94

The failure of β cells to secrete sufficient amounts of insulin is a key feature of diabetes mellitus. Each β cell secretes only a small amount of insulin upon stimulation in a highly regulated fashion: young insulin is preferentially released, whereas old insulin is mainly degraded within the β cell. How this process is regulated in vivo and likely altered in diabetes is currently unknown. We present here a transgenic pig model that allows the in vivo fluorescent labeling of age-distinct insulin secretory granule pools, hence providing a close-to-life readout of insulin turnover. This will enable the study of alterations in β cell function in an animal model close to humans.

No description available.