Verschillende patronen van nierfibrose zijn indicatief voor letsel aan verschillende niercompartimenten
Mar 20, 2022
Abstract:Nierfifibrose is een veel voorkomende manifestatie en kenmerk van een breed scala aan chronischenierziekte(CKD) die in verschillende morfologische patronen voorkomt, wat wijst op verschillende pathogene oorzaken. Brede macroscopisch zichtbare littekens zijn de gevolgen van ernstig brandpuntsletsel en volledige parenchymale vernietiging, als gevolg van een wondgenezingsreactie als gevolg van een infarct. In denier,chronische glomerulaire schade leidt tot atrofie van de overeenkomstige tubulus, degeneratie van dit specifieke nefron en uiteindelijk interstitiële fifibrose/tubulaire atrofie (IF/TA). Vergeleken met dit door glomerulus geïnduceerde focale vervangingslitteken, lijkt diffuse fifibrose onafhankelijk van tubulaire atrofie een ander pathogeen proces te zijn.Nierfifibrose lijkt zich op een compartimentspecifieke manier te ontwikkelen, maar of focale en diffuse fifibrose verschillende kenmerken heeft die geassocieerd zijn met andere glomerulaire of tubulo-interstitiële laesies, blijft ongrijpbaar. In de huidige studie wilden we renale fibrotische patronen analyseren die verband houden met nierlaesies, die direct bijdragen aan renale fibrogenese, om fibrotische patronen en manifestaties te ontrafelen bij schade aan verschillende niercompartimenten. Patronen vannierfifibrose werden geanalyseerd in experimentele modellen van CKD en verschillende nierpathologieën in correlatie met histopathologische en ultrastructurele bevindingen. Na de inductie van geïsoleerde crescentische glomerulonefritis (GN) bij nefrotoxische serum-nefritis (NTN), resulteerde chronische glomerulaire schade in voornamelijk focale fifibrose naast atrofische tubuli. Daarentegen onthulde het gebruik van unilaterale ureterale obstructie (UUO) als een model van primaire schade aan het tubulo-interstitiële compartiment diffuse fifibrose als het overheersende patroon van chronische laesies. Ten slotte induceerde foliumzuur-geïnduceerde nefropathie (FAN) als een model van primaire tubulaire schade met opeenvolgende tubulaire atrofie, onafhankelijk van chronische glomerulaire schade, eveneens overheersende focale IF / TA. Door verschillende nierpathologieën te analyseren, suggereren onze gegevens ook dat focale en diffuse fifibrose lijken bij te dragen als chronische laesies bij de meerderheid van de menselijke nierziekte, voornamelijk aanwezig in antineutrofiele cytoplasmatische antilichamen (ANCA)-geassocieerde GN, lupus nefritis en IgA-nefropathie ( IgAN). Focale IF/TA correleerde met glomerulaire schade en onomkeerbaar letsel aan nefronen, terwijl diffuse fifibrose in ANCA GN expliciet geassocieerd was met interstitiële ontsteking onafhankelijk van glomerulaire schade en nefronverlies. Ultrastructurele analyse van focale IF/TA versus diffuse fifibrose onthulde verschillende matrixsamenstellingen, verder ondersteund door verschillende collageensignaturen in transcriptoomdatasets. Met betrekking tot de nieruitkomst op de lange termijn correleerde alleen de mate van focale IF/TA met de ontwikkeling vannierziekte(ESKD) in ANCA GN. In tegenstelling, diffuusnierfifibrose was niet geassocieerd met de nieruitkomst op lange termijn. Concluderend leveren we hier bewijs dat een brandpuntspatroon vannierfifibrose lijkt geassocieerd te zijn met verlies van nefron en vervangende littekens. Daarentegen is een diffuus patroon vannierfifibrose lijkt het gevolg te zijn van primaire interstitiële ontsteking en letsel.
trefwoorden:fibrose patroon; nierfibrose; nierbeschadiging; tubulaire atrofie; ontsteking; systemische vasculitis
CISTANCHE ZAL DE NIER/RENALE INFECTIE VERBETEREN
Invoering
Nierfifibrose is een veel voorkomende manifestatie en het kenmerk van een breed scala aan chronischenierziekten(CKD) leidend tot eindstadiumnierziekte(ESKD), ongeacht de onderliggende etiologie [1]. Over het algemeen vertegenwoordigt nierfifibrose (of tubulo-interstitiële fifibrose) de histomorfologie van extracellulaire matrix (ECM) afzetting in alle stadia van CKD.Nierfifibrose kan in verschillende morfologische patronen voorkomen, wat wijst op andere pathogene oorzaken [2]. Brede macroscopisch zichtbare littekens zijn de gevolgen van ernstig brandpuntsletsel en volledige parenchymale vernietiging, als gevolg van een wondgenezingsreactie als gevolg van een infarct [3]. In denierChronische glomerulaire schade leidt tot atrofie van de overeenkomstige tubulus, degeneratie van dit specifieke nefron en uiteindelijk interstitiële fifibrose/tubulaire atrofie (IF/TA) [4,5]. Vergeleken met dit door glomerulus geïnduceerde focale vervangingslitteken, lijkt fifibrose onafhankelijk van tubulaire atrofie (hierna diffuse fifibrose genoemd) een ander pathogeen proces te zijn [6,7]. Tubulaire atrofie wordt gedefinieerd als een verlies van gespecialiseerd transport en metabolische capaciteit en wordt typisch gekenmerkt door kleine tubuli, epitheelcellen met bleek cytoplasma of verwijde zeer dunne tubuli. In tegenstelling tot ons begrip van fifibrose als littekenweefsel dat een onvolledig nierherstelproces vertegenwoordigt, wordt diffuse fifibrose beschouwd als een actieve bijdrage aan de progressie van CKD, wat in wezen gebaseerd is op de waarneming dat de achteruitgang van de nierfunctie nauwer correleert met tubulo-interstitiële fifibrose dan met glomerulaire schade [8-11]. Op basis van bovenstaande conceptennierfifibrose wordt besproken als een mechanisme van onvolledigenierherstel of een actieve bijdrage aan de progressie van CKD [12,13].NierFifibrose lijkt zich op een compartimentspecifieke manier te ontwikkelen, maar of focale IF/TA of diffuse fifibrose verschillende kenmerken hebben die geassocieerd zijn met andere glomerulaire of tubulo-interstitiële laesies, blijft ongrijpbaar. In de huidige studie wilden we renale fibrotische patronen analyseren die verband houden met de bovengenoemde nierlaesies (bijv. glomerulaire, tubulaire en interstitiële laesies), die direct bijdragen aan renale fibrogenese.
Materialen en methodes
2.1. DierenAlle experimentele dierstudies werden uitgevoerd met goedkeuring van de Institutional Animal Care and Use Committee van het Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) en het Universitair Medisch Centrum Göttingen in overeenstemming met de ARRIVE-richtlijnen [14]. Experimentele protocollen worden hieronder beschreven. Een steekproefomvang van n=5 muizen in elke groep was niet formeel aangedreven of vooraf gespecificeerd. 2.2. Nefrotoxisch serum-nefritis (NTN) Elke muis werd aanvankelijk vooraf geïmmuniseerd met 200 g schapen-IgG (Capralogics, Gilbertville, IA, VS) in 200 µL compleet Freund's adjuvans (Sigma, St. Louis, MO, VS) intraveneus geïnjecteerd met 40 µL nefrotoxisch serum op dag 5, 6 en 7 na pre-immunisatie. Experimenten eindigden 63 dagen na immunisatie [15,16]. 2.3. Unilaterale ureterobstructie (UUO) Acht tot twaalf weken oude C57BL/6-muizen werden verdoofd met inhalatie van isofluraan en analgesie werd uitgevoerd door subcutane buprenorfine-injectie. De ureter werd gescheiden van de omringende weefsels en twee ligaturen werden ongeveer 5 mm uit elkaar geplaatst in de bovenste tweederde van de ureter van de linker nier om een betrouwbare obstructie te verkrijgen. Experimenten eindigden tien dagen na ligatie van de urineleider zoals eerder beschreven [17].
CISTANCHE ZAL NIER/NIIERZIEKTE VERBETEREN
2.4. Foliumzuur-geïnduceerde nefropathie (FAN)Nierbeschadiging werd geïnduceerd met een enkele intraperitoneale injectie van foliumzuur (250 mg/kg lichaamsgewicht in PBS) in CD1-muizen. Experimenten eindigden 96 dagen na injectie.
2.5. Studiepopulatie Een totaal aantal van 112 gevallen van verschillende nierpathologieën waaronder acute interstitiële nefritis (AIN), antineutrofiele cytoplasmatische antilichaam-geassocieerde glomerulonefritis (ANCA GN), vliezige GN, lupus nefritis, hypertensieve nefropathie, IgA-nefropathie (IgAN), focaal-segmentale glomerulosclerose (FSGS) en diabetesnierziekte(DKD) waren opgenomen. Hoewel er geen formele goedkeuring was vereist voor het gebruik van routinematige klinische gegevens, werd een gunstig advies verleend door de ethische commissie van het Universitair Medisch Centrum Göttingen (nr. 22/2/14 en 28/9/17). Bovendien stemden alle patiënten in met het verzamelen van gegevens als onderdeel van hun reguliere medische zorg. 2.6. Definities De geschatte glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) werd berekend met behulp van de ChronicNierziekteEpidemiologie Samenwerking (CKD-EPI) vergelijking [18]. Voor gevallen van ANCA GN werd de Birmingham Vasculitis Activity Score (BVAS) versie 3 berekend zoals eerder beschreven [19]. De BVAS wordt beoordeeld op een schaal van 0 tot 63, waarbij een 0 de afwezigheid van ziekteactiviteit aangeeft en hogere scores een actieve ziekte aangeven. 2.7. Masson's Trichrome Stain Formaline-gefixeerde, in paraffine ingebedde nieren werden in coupes van 3 µm gesneden en kleuring werd uitgevoerd bij de BIDMC Histopathology Core en het Universitair Medisch Centrum Göttingen. 2.8. Nierhistopathologie Nierpathologen (LS, SH en PS) evalueerden alle biopsieën en waren blind voor het verzamelen en analyseren van klinische gegevens. Analoog aan het Banff-scoresysteem, het percentage corticale gebieden dat wordt beïnvloed door totaalnierfibrose en focale interstitiële fibrose in het gebied van tubulaire atrofie (IF/TA) werden binnen het gehele monster beoordeeld. Diffuse fibrose die niet gerelateerd was aan tubulaire atrofie werd berekend door aftrekking [20]. Bovendien werd elke glomerulus afzonderlijk gescoord op de aanwezigheid van necrose, halve maantjes en globale sclerose. Bijgevolg werd het percentage glomeruli met een van deze kenmerken berekend als een fractie van het totale aantal glomeruli in elke nierbiopsie. Op basis van deze scores, histopathologische subgroepering volgens Berden et al. (focale, halvemaanvormige, gemengde of sclerotische klasse) en ARRS volgens Brix et al. (laag, gemiddeld of hoog risico) werden uitgevoerd [21,22].
2.9. Remissie-inductietherapieGlucocorticoïden (GC's) werden toegediend als intraveneuze pulstherapie of oraal met een afbouwschema. Plasma-uitwisseling (PEX) werd toegediend tijdens de inductieperiode naar goeddunken van behandelende artsen. Rituximab (RTX) werd wekelijks toegediend in vier intraveneuze doses van 375 mg/m2; RTX werd niet binnen 48 uur vóór de PEX-behandeling toegediend. Cyclofosfamide (CYC) werd toegediend in drie intraveneuze doses tot 15 mg/kg om de twee weken en daarna om de drie weken, aangepast aan leeftijd en nierfunctie. Combinatietherapie werd toegediend in vier intraveneuze doses van 375 mg/m2 RTX elke week en twee intraveneuze doses van 15 mg/kg CYC elke twee weken. Naar goeddunken van behandelende artsen was remissie-inductietherapie afhankelijk van eerdere regimes en individuele patiëntfactoren. RTX had de voorkeur bij jongere patiënten, waarbij toxiciteit de belangrijkste reden was voor deze keuze [23]. Profylaxe ter voorkoming van infectie met Pneumocystis jiroveci werd gegeven volgens de lokale praktijk.
CISTANCHE ZAL NIER-/NIERSTORING VERBETEREN
2.10. Analyses van openbaar beschikbare array-datasetsOpenbaar beschikbare datasets werden geanalyseerd volgens algemene aanbevelingen [24]. Menselijke transcriptoomarraygegevens worden weergegeven als log2 mediaan gecentreerde intensiteiten geëxtraheerd uit de Nephroseq-database, inclusief de European Renal cDNA Biobank (ERCB) van 170 CKD-patiënten en 31 gezonde levende donoren (toegangsnummer GSE69438) [25].
2.11. Statistische methodenVariabelen werden getest op normale verdeling met behulp van de Shapiro-Wilk-test. Niet normaal verdeelde continue variabelen worden uitgedrukt als de mediaan en interkwartielafstand (IQR), categorische variabelen worden weergegeven als frequentie en percentage. Statistische vergelijkingen waren niet formeel ondersteund of vooraf gespecificeerd. Voor vergelijking tussen groepen werd de Kruskal-Wallis-test gebruikt. Voor groepsvergelijkingen werd de Mann-Whitney U-test gebruikt om verschillen in medianen te bepalen. Niet-parametrische vergelijkingen tussen groepen werden uitgevoerd met de chikwadraattest van Pearson. Correlaties werden geanalyseerd met behulp van de rangcorrelatiecoëfficiënt van Spear man (Spearman's ρ) en gegevensanalyses werden uitgevoerd met GraphPad Prism (versie 8.4.3 voor macOS, GraphPad Software, San Diego, CA, VS).
3. Resultaten
3.1. Letsel aan verschillende niercompartimenten resulteert in verschillende patronen van nierfibroseOm mogelijke onderliggende ziektemechanismen in de ontwikkeling van focale IF/TA en diffuse fifibrose als gevolg van glomerulaire of tubulaire schade op te helderen, hebben we muizen eerst uitgedaagd met experimentele modellen van primaire glomerulaire schade die leidt tot glomerulaire sclerose veroorzaakt door nefrotoxische serum-nefritis (NTN) , diffuus tubulo-interstitieel letsel als gevolg van postrenaal falen met renale hemodynamische en metabole veranderingen veroorzaakt door unilaterale ureterale obstructie (UUO), en een specifiek model van tubulair letsel dat leidt tot tubulaire atrofie door foliumzuur-geïnduceerde nefropathie (FAN, figuur 1A) [26-28 ]. De nieren in deze experimentele modellen vannierbeschadigingwerden beoordeeld door Masson's trichroomkleuring, waaruit bleek dat chronische glomerulaire schade in NTN resulteerde in overwegend focale IF/TA naast atrofische tubuli (Figuur 1B, C en Tabel 1). Daarentegen onthulde het gebruik van UUO als een model van primaire schade aan het tubulo-interstitiële compartiment met bijbehorende inflammatoire laesies diffuse fifibrose als het leidende patroon van chronische laesies (Figuur 1B, C en Tabel 1). Interessant is dat FAN als een model van primair tubulair letsel met opeenvolgende tubulaire atrofie onafhankelijk van chronische glomerulaire schade evenzeer een overheersende focale IF/TA induceerde (Figuur 1B, C en Tabel 1), waardoor een rol van tubulair letsel en tubulaire atrofie voor de ontwikkeling werd onderstreept. van dit focale fifibrosepatroon.
3.2. Verdeling van focale IF/TA en diffuse fibrose bij menselijke pathologieënOm te verifiëren of verschillende patronen van nierfifibrose algemene ziekteprogressiemechanismen zijn als reactie op chronisch letsel en waargenomen bij nierpathologieën, analyseerden we vervolgens het voorkomen en de distributie van focale IF/TA en diffuse fifibrose in verschillende andere menselijkenier ziekten.In een totaal aantal van 67 nierbiopten met verschillende nierpathologieën, waaronder antineutrofiele cytoplasmatische antilichaam-geassocieerde glomerulonefritis (ANCA GN), acute interstitiële nefritis (AIN), membraneuze GN, lupus nefritis, hypertensieve nefropathie, IgA-nefropathie (IgAN), focal-segmentale glomerulosclerose (FSGS) en diabetesnierziekte(DKD), focale IF/TA en diffuse fifibrose konden in verschillende mate worden waargenomen (Figuur 2A-C en Tabel 2). Interessant is dat diffuse fifibrose voornamelijk aanwezig was in gevallen van ANCA GN, lupus nefritis en IgAN alsnierziektenmet glomerulaire en interstitiële schade (Figuur 2C). Deze bevindingen suggereren dat verschillende patronen van nierfifibrose aanwezig zijn in verschillende nierpathologieën, waaronder ANCA GN, en dat ANCA GN zou kunnen dienen als een modelziekte voor het bestuderen van inflammatoire en degeneratieve schademechanismen aan verschillende niercompartimenten [29].
3.3. Focale IF/TA en diffuse fibrose zijn indicatief voor letsel aan verschillende niercompartimenten in ANCA GNOmdat we ontdekten dat verschillende patronen van nierfifibrose aanwezig zijn in verschillende nierpathologieën, waaronder ANCA GN als nierziekte met glomerulaire en inflammatoire interstitiële schade met een gelijke verdeling van focale IF/TA en diffuse fifibrose, analyseerden we verschillende patronen van nierfifibrose in combinatie met klinische, laboratorium- en histopathologische bevindingen binnen een totaal aantal van 49 nierbiopten met bevestigde ANCA GN (Tabel 3) [30–36]. De mate van totale fifibrose correleerde met ernstige verslechtering van de nierfunctie, wat werd weerspiegeld door de stijging van serumcreatinine en verlies van glomerulaire filtratiesnelheid (GFR, figuur 3B). Door systematisch ANCA GN te scoren, correleerde totale fifibrose met een verminderde fractie van normale glomeruli toegeschreven aan versnelde halve manen en globale glomerulaire sclerose (Figuur 3C). Onder inflammatoire laesies correleerde totale fifibrose met totale ontsteking in ANCA GN die niet expliciet werd toegeschreven aan interstitiële ontsteking buiten gebieden van IF/TA of ontsteking in gebieden met interstitiële fifibrose en tubulaire atrofie (i-IF/TA, figuur 3C). We hebben vervolgens nierfifibrose ontleed in focale IF/TA en diffuse fifibrose rond intacte tubuli zonder opvallende tekenen van tubulaire atrofie voor afzonderlijke analyse (Figuur 3D). Interessant genoeg hebben we geen directe correlatie waargenomen tussen focale IF / TA en diffuse fifibrose (Figuur 3E), wat verschillende kenmerken van elke laesie in ANCA GN impliceert. Zoals we eerder hebben waargenomen voor totale fifibrose, correleerde IF / TA met een verminderde fractie van normale glomeruli, voornamelijk toegeschreven aan globale glomerulaire sclerose (Figuur 3E), wat het gevestigde mechanisme bevestigt dat chronische glomerulaire schade leidt tot degeneratie van de overeenkomstige tubuli met tubulaire atrofie en focale fibrotische littekens [4]. Daarentegen correleerde diffuse fifibrose niet met chronische glomerulaire schade maar met halvemaanvormige glomeruli (Figuur 3E), wat impliceert dat diffuse fifibrose (niet gerelateerd aan tubulaire atrofie) ten grondslag ligt aan nog onbekende mechanismen die onafhankelijk zijn van chronisch glomerulair letsel en nefronverlies. Systematische scoring van nierontsteking onthulde dat diffuse fifibrose specifiek geassocieerd was met interstitiële ontsteking in niet-fibrotische gebieden (Figuur 3E), terwijl focale IF/TA correleerde met totale corticale ontsteking die niet specifiek werd toegeschreven aan interstitiële ontsteking of i-IF/TA ( Figuur 3E). Merk op dat beide laesies correleerden met een ernstigere verslechtering van de nierfunctie (Figuur 3F), wat de observatie ondersteunt dat elke laesie een essentiële bijdrage levert aan nierbeschadiging en -uitkomst.
Figuur 3. Focale IF/TA en diffuse fifibrose zijn indicatief voor schade aan verschillende niercompartimenten in ANCA GN. (A) Representatieve microfoto van Masson's trichroom-gekleurde niersectie in ANCA GN (schaalbalk: 200 m). (B) Associatie tussen totale nierfifibrose, klinische en laboratoriumbevindingen in ANCA GN worden weergegeven door een heatmap die de gemiddelde waarden van Spearman's ρ weerspiegelt, sterretjes geven p <0 aan.05.="" (c)="" associatie="" tussen="" totale="" nierfifibrose,="" glomerulaire="" en="" inflammatoire="" bevindingen="" in="" anca="" gn="" worden="" weergegeven="" door="" een="" heatmap="" die="" de="" gemiddelde="" waarden="" van="" spearman's="" ρ="" weerspiegelt,="" sterretjes="" geven="" p=""><0,05 aan.="" (d)="" representatieve="" microfoto="" van="" masson's="" trichroom-gekleurde="" niersectie="" in="" anca="" gn="" met="" focale="" if/ta="" (bovenste="" paneel)="" en="" diffuse="" fifibrose="" (onderste="" paneel)="" worden="" getoond="" (schaalbalken:="" 40="" m).="" (e)="" associatie="" tussen="" focale="" if/ta="" en="" diffuse="" fifibrose="" met="" glomerulaire="" en="" inflammatoire="" bevindingen="" worden="" geïllustreerd="" door="" een="" heatmap="" die="" de="" gemiddelde="" waarden="" van="" spearman's="" ρ="" weerspiegelt,="" sterretjes="" geven="" p=""><0,05 aan.="" (f)="" associatie="" tussen="" focale="" if/ta="" en="" diffuse="" fifibrose="" met="" klinische="" en="" laboratoriumbevindingen="" in="" anca="" gn="" worden="" weergegeven="" door="" een="" heatmap="" die="" de="" gemiddelde="" waarden="" van="" spearman's="" ρ="" weerspiegelt,="" sterretjes="" geven="" p=""><0,05 aan.="" afkortingen:="" anca="" gn="" -="" antineutrofiel="" cytoplasmatisch="" antilichaam="" glomerulonefritis;="" bvas—birmingham="" vasculitis="" activity="" score;="" crp-c="" reactief="" eiwit;="" gfr-glomerulaire="" filtratiesnelheid;="" if/ta="" -="" interstitiële="" fifibrose/tubulaire="" atrofie;="" iqr-interkwartielbereik;="" mpo-myeloperoxidase;="" acr-urine-albumine/creatinine-rantsoen;="">
3.4. Analyse van focale IF/TA versus diffuse fibrose onthult verschillende matrixsamenstellingenVervolgens analyseerden we de morfologische kenmerken van focale IF/TA en diffuse fifibrose in ANCA GN in meer detail. Semidunne secties onthulden dat focale IF/TA rond atrofische tubuli meer gecondenseerd was dan het losjes gerangschikte fibrotische weefsel rond bewaarde intacte tubuli (Figuur 4A). Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) verduidelijkte collageenbundels ingebed in een dicht opeengepakte stromale matrix (Figuur 4B). Daarentegen toonde ultrastructurele analyse van diffuse fifibrose bijna intacte tubuli, omringd door een verbrede oedemateuze innerlijkheid met focale collagene bundels die een onvolledig soort fibrotisch weefsel onthullen (Figuur 4B). Deze waarnemingen impliceerden dat focale IF / TA en diffuse nierfifibrose kunnen verschillen in termen van ECM-samenstelling en organisatie.
3.5. Tubulo-interstitiële transcriptoom in combinatie met tubulaire atrofie onthult duidelijke collageenhandtekeningen bij nierfibroseVervolgens analyseerden we de ECM-samenstelling die wordt weerspiegeld door collageensignaturen in transcriptoomdatasets van microdissected tubulo-interstitiële compartimenten bij 170 CKD-patiënten en 31 gezonde levende donoren (Nephroseq-database) voor een associatie met gevestigde markers van tubulaire atrofie, waaronder cytokeratine-7 (gecodeerd door KRT7), -18 (KRT18) en -19 (KRT19) [25,37]. In tubulo-interstitiële compartimenten met hoge expressie van tubulaire letselmarkers, werden voornamelijk collageen COL1A1, COL1A2, COL3A1, COL4A1, COL4A2, COL5A2, COL6A3, COL16A1 en COL18A1 tot expressie gebracht (Figuur 5). Daarentegen werd een inverse correlatie waargenomen voor COL2A1, COL5A3, COL6A1, COL8A2, COL11A1, COL11A2, COL17A1 en COL19A1 (Figuur 5). Deze resultaten impliceren dat nierfifibrose verschillende collageensignaturen kan hebben in markers van tubulair letsel.
3.6. Focal IF/TA wordt geassocieerd met slechtere langetermijnresultaten in ANCA GNOm inzicht te krijgen in de vraag of verschillende patronen van nierfifibrose geassocieerd zijn met nieruitkomsten op de lange termijn, vergeleken we vervolgens totale, focale IF/TA en diffuse nierfifibrose in ANCA GN met de ontwikkeling van ESKD. Totale nierfifibrose bij ANCA GN correleerde met slechtere nieruitkomsten op de lange termijn (tabel 4). Interessant is dat alleen de mate van focale nierfifibrose correleerde met renale uitkomsten (tabel 4). Daarentegen was diffuse nierfifibrose niet geassocieerd met nieruitkomsten op de lange termijn (tabel 4), wat impliceert dat verschillende fifibrosepatronen ook de ziekteprogressie en mogelijke behandelingsrespons kunnen beïnvloeden.
Discussie
Tot op heden kan de ontwikkeling van nierfifibrose worden onderverdeeld in twee concepten: aan de ene kant levert de literatuur solide bewijs dat nierfifibrose het eenvoudige gevolg is van onomkeerbare schade aan het nefron, hetzij als gevolg van chronische glomerulaire of tubulaire schade, beide resulterend in in tubulaire atrofie en focale interstitiële fifibrose rond beschadigde nefronen [12,13]. Dus focale IF/TA geassocieerd met tubulaire atrofie draagt bij aan nierherstel door als littekenweefsel te dienen, waardoor nefronen worden vervangen die al verloren zijn [12]. Aan de andere kant kan nierfifibrose worden gezien als een actief, progressief en schadelijk hermodelleringsproces van het renale interstitium. In dit proces dragen fibroblasten direct bij aan epitheelbeschadiging, wat een echt interstitieel mechanisme van CKD-progressie suggereert [13]. Voor zover wij weten, is dit de eerste studie die nierfifibrose systematisch ontleedt in twee verschillende en onafhankelijke manifestaties met focale of diffuse histomorfologische patronen, waardoor twee verschillende pathogene routes van deze laesies worden opgehelderd. Om nieuwe inzichten te verschaffen op het gebied van nierfibrogenese, de ontwikkeling en het lot van nierfifibrose, onderzochten we drie verschillende muismodellen met bekende entiteiten van nierfifibrose om fibrotische patronen en manifestaties bij schade aan verschillende niercompartimenten te ontrafelen. Inductie van een geïsoleerde halvemaanvormige GN in NTN, en chronische glomerulaire schade, resulteerde in voornamelijk focale fifibrose naast atrofische tubuli [26]. Deze waarnemingen ondersteunen het concept van onomkeerbare nefronschade die resulteert in focale IF/TA rond beschadigde nefronen [12,13]. Daarentegen onthulde het gebruik van UUO als een model van primaire schade aan het tubulo-interstitiële compartiment met bijbehorende inflammatoire laesies diffuse fifibrose als het leidende patroon van chronische laesies [27]. Nierfifibrose bij UUO-muizen werd gekenmerkt door delicate collageenvezels die bijna intacte tubuli omringen.
Interessant is dat het interstitium van UUO-muizen niet alleen diffuse fifibrose vertoonde, maar ook overvloedige ontstekingscellen. Omdat ontsteking een reactie is op letsel, is het belangrijk om te bespreken of interstitiële ontsteking het gevolg is van directe schade aan het interstitiële compartiment, onafhankelijk van het naburige nefron. Dientengevolge is diffuse fifibrose het gevolg van geïsoleerde interstitiële nefritis zonder primair letsel aan het nierepitheelparenchym, wat kan optreden in latere stadia van ziekteprogressie als tubulo-interstitiële nefritis, en waarschijnlijk leidt tot atrofische nefronen. Urinecongestie in het tubulaire epitheelsysteem is de primaire boosdoener binnen het UUO-model, wat leidt tot diffuse fifibrose, renale hemodynamische en metabole veranderingen [27]. Aangezien elke congestie van het parenchym leidt tot oedeem van het omringende interstitium, zou diffuus oedemateus letsel van het renale interstitium de omvang van de ontsteking en diffuse fifibrose bij UUO-muizen kunnen verklaren. Ten slotte induceerde FAN als een model van primair tubulair letsel met opeenvolgende tubulaire atrofie onafhankelijk van chronische glomerulaire schade eveneens een overheersende focale IF/TA, waardoor de rol van tubulair letsel en tubulaire atrofie voor de ontwikkeling van focale IF/TA werd onderstreept [28]. In dit model leken meerdere naburige nefronen te zijn beschadigd door directe tubulaire toxiciteit, wat leidde tot uitgebreide tubulaire atrofie zonder glomerulaire schade.
Na de analyse van verschillende nierpathologieën, suggereren onze gegevens ook dat focale IF/TA en diffuse fifibrose lijken bij te dragen als chronische laesies bij de meerderheid van de menselijke nierziekte. Focale IF/TA en diffuse fifibrose zijn voornamelijk aanwezig in ANCA GN en onderstrepen het veronderstelde mechanisme van directe interstitiële schade als oorzaak van diffuse fifibrose. In ANCA GN als nierziekte met glomerulaire schade (sikkelvorming, glomerulaire sclerose en nefronverlies) en interstitiële schade (als gevolg van ontsteking), leveren we hier bewijs dat tubulo-interstitiële fifibrose ofwel geassocieerd is met nefronschade (afhankelijk of onafhankelijk van glomerulaire littekens) of primaire interstitiële schade (leidend tot een diffuse fibrotische interstitiële hermodellering) [22,38-41]. Bovendien laten onze gegevens zien dat focale IF/TA in ANCA GN correleerde met globale glomerulaire sclerose, resulterend in glomerulaire sclerose en verlies van nefron [26]. Hier konden we ook onthullen dat focale nierlittekens het centrale patroon van nierfifibrose vertegenwoordigt, wat een grote overvloed aan literatuur bevestigt die beschrijft dat chronische glomerulaire schade leidt tot degeneratie van de overeenkomstige tubulus met tubulaire atrofie, verlies van dit specifieke nefron en onvolledig nierherstel door een focaal vervangend litteken [12]. Onze gegevens bevestigen dus dat focale IF / TA geassocieerd is met onomkeerbare schade aan nefronen, afhankelijk of onafhankelijk van glomerulaire schade. De focale IF/TA-patronen in menselijke biopsieën lijken van een vergelijkbare oorsprong te zijn, als gevolg van nierherstel. Daarentegen was diffuse fifibrose in ANCA GN specifiek geassocieerd met interstitiële ontsteking. Semidunne coupes onthulden fibrotisch weefsel met losjes gerangschikte collageenvezels die bijna volledig intacte tubuli omringen zonder tekenen van echte atrofie. Merk op dat TEM-analyse zeer dun geordende collageenbundels liet zien in een zeer losjes georganiseerd interstitium, wat duidt op oedemateuze interstitiële veranderingen. Omdat ANCA GN een vasculitis is die kleine bloedvaten aantast, kunnen interstitiële ontsteking en diffuse fifibrose worden verklaard door interstitiële vasculitis met een begeleidend capillair lek; daardoor verergeren oedeem en interstitiële ontsteking diffuse interstitiële fifibrose [42].
CISTANCHE ZAL DE NIER/NIERDIALYSE VERBETEREN
Transcriptoomdatasets van gemicrodissecteerde tubulo-interstitiële compartimenten onthulden verschillende collageensignaturen geassocieerd met focale IF/TA geassocieerd met tubulaire atrofie en diffuse fifibrose die niet gerelateerd zijn aan tubulaire atrofie, wat impliceert dat focale IF/TA en diffuse nierfifibrose kunnen verschillen in ECM-samenstelling. Collageen is een belangrijk overvloedig vezelig eiwit in de extracellulaire matrix. Collagenen vormen het primaire structurele element van de ECM en zorgen voor treksterkte, reguleren celadhesie, ondersteunen chemotaxis en migratie en directe weefselontwikkeling [43]. Tot op heden zijn 28 soorten collageen beschreven. De belangrijkste soorten collageen die in bindweefsel worden aangetroffen, zijn typen I, II, III, V en XI. In microdissected tubulo-interstitiële compartimenten bevatte focale fifibrose geassocieerd met markers van tubulaire atrofie voornamelijk collageentypes I, III, IV en V. Daarentegen identificeerden we een omgekeerde correlatie met collageentypes II en XI, wat impliceert dat focale IF/TA en diffuse nier fifibrose kan verschillen in verschillende collageensignaturen. Ten slotte laten we hier zien dat totale nierfifibrose in ANCA GN correleerde met slechtere nieruitkomsten op de lange termijn, zoals eerder beschreven [22]. Interessant is dat alleen de mate van focale nierfifibrose correleerde met de nieruitkomst. Daarentegen was diffuse nierfifibrose niet geassocieerd met de nieruitkomst op lange termijn. Deze waarnemingen impliceren dat verschillende fifibrosepatronen ook de ziekteprogressie en mogelijke behandelingsrespons kunnen beïnvloeden.
Samengevat leveren we hier bewijs dat de meerderheid van nierfifibrose geassocieerd lijkt te zijn met verlies van nefron en vervangende littekens, wat neerkomt op onvolledig weefselherstel. Daarentegen lijkt diffuse fifibrose het resultaat te zijn van primaire interstitiële ontsteking en letsel zonder schade aan het epitheelcompartiment van de nier. Interessant is dat beide patronen van fifibrose correleerden met een ernstigere verslechtering van de nierfunctie, wat impliceert dat elke interstitiële fibrotische laesie een essentiële bijdrage levert aan de uitkomst. Tegelijkertijd is het concept van een verlies van functioneel parenchym dat leidt tot focale vervangende fifibrose en diffuse fifibrose die ten grondslag liggen aan alternatieve mechanismen, nog niet systematisch beschreven in de nier. Dergelijke mechanismen zijn echter gemeld bij cardiale fifibrose. Vervangende fifibrose (littekenfifibrose) is focaal en treedt op na cardiomyocytnecrose, bijvoorbeeld na een hartinfarct, en wordt als onomkeerbaar beschouwd om hartspierruptuur na een infarct te voorkomen [44]. Aan de andere kant is diffuse fifibrose in verband gebracht met de diffuse verspreiding van extracellulair collageen zonder cardiomyocytnecrose en wordt aangenomen dat het in principe omkeerbaar is [45-48].
De belangrijkste beperkingen van onze studie zijn het beperkte aantal nierbiopten bij sommige nierpathologieën, het retrospectieve ontwerp en de beperkte overdraagbaarheid van experimentele modellen van nierbeschadiging op mensen. Desalniettemin impliceert onze belangrijkste bevinding dat focale IF/TA en diffuse fifibrose onafhankelijke patronen zijn van nierfifibrose bij ANCA GN (en andere chronische nierziekten), dat elke laesie verschillende kenmerken en, waarschijnlijk, mechanismen heeft in ANCA GN. Bovendien breiden deze waarnemingen onze huidige kennis van het samenspel tussen ontsteking, nierbeschadiging en fifibrose verder uit, wat bijdraagt aan een nauwkeuriger begrip van ontstekingsreacties en potentiële nieuwe therapeutische strategieën om verschillende manifestaties van nierfifibrose te moduleren.
conclusies
Concluderend leveren we hier bewijs dat het focale patroon van nierfifibrose geassocieerd lijkt te zijn met nefronverlies en vervangende littekens. Daarentegen lijkt het diffuse patroon van nier, fifibrose, het gevolg te zijn van primaire interstitiële ontsteking en letsel
