Stamceltherapie voor microvasculaire verwondingen geassocieerd met ischemische nefropathie

edmund.chen@wecistanche.com

Abstract:Ischemische nefropathie weerspiegelt het progressieve verlies vannierfunctieals gevolg van atherosclerotische occlusieve ziekte van grote bloedvaten. Recente studies geven aan dat dit proces wordt gekenmerkt door microvasculaire verdunning, verhoogde weefselhypoxie en activering van ontstekingsprocessen van weefselbeschadiging. Deze review vat de grondgedachte en toepassing samen van functionele MR-beeldvorming om weefseloxygenatie bij menselijke proefpersonen te evalueren die de grenzen definieert van nieraanpassing aan een vermindering van bloedgenoten, ontwikkeling van steeds ernstigere weefselhypoxie en rekrutering van inflammatoire letselroutes bij ischemische nefropathie. Menselijke mesenchymale stromale/stamcellen (MSC) zijn in staat om angiogene routes en immuunresponsen te wijzigen, maar de kracht van deze effecten varieert van persoon tot persoon en verschillende klinische kenmerken, waaronder leeftijd en chronischnierziekteen niveaus van hypoxie. We vatten recentelijk voltooide eerste-bij-mensen-onderzoeken samen waarbij een intrarenale infusie van autologe vet-afgeleide MSC werd toegepast bij mensen met ischemische nefropathie die een stijging van de bloedvolging en een afname van weefselhypoxie aantonen, consistent met de gedeeltelijke reparatie van microvasculaire schade, zelfs zonder herstel belangrijkste nierarteriële bloedgenoot. Inflammatoire biomarkers in de nierader van post-stenotischenierenviel na MSC-infusie. Deze veranderingen waren geassocieerd met bescheiden maar significante dosisgerelateerde verhogingen innierfunctie.Deze gegevens ondersteunen een rol voor autologe MSC bij het herstel van microvasculaire schade geassocieerd met weefselhypoxie.

CISTANCHE ZAL DE NIER-/NIERFUNCTIE VERBETEREN

InvoeringEpidemiologische studies identificeren verlies vannierfunctieals een belangrijke risicofactor voor cardiovasculaire gebeurtenissen en overlijden. Behandelingsopties voor vele vormen van acuut en chronischnierziekte(CKD) zijn beperkt tot meer dan maatregelen om de systemische bloeddruk te verlagen en hyperfiltratieletsel te voorkomen. Recente studies in knaagdiermodellen wijzen op een opmerkelijk potentieel voor op mesenchymale stromale/stamcel gebaseerde therapieën om een ​​gunstige invloed te hebben opnierallograft overleving en herstel van acutenierbeschadiging(AKI) en sommige vormen van chronischenierziektewaaronder diabetes en lupus nefritis, zoals is beoordeeld [1]. De unieke eigenschappen vanniermicrocirculatie maakt denierbijzonder gevoelig voor ischemisch letsel. Hoe deze gegevens zich vertalen naar menselijke aandoeningen blijft slecht begrepen. Het doel van deze review was een samenvatting te geven van de eerste onderzoeken met autologe MSC bij mensen met ischemische nefropathie als gevolg van atherosclerotische vaatziekte van denier

trefwoorden:ischemische nefropathie; nierarteriestenose; weefseloxygenatie; chronische nierziekte;nierfunctie

Renovasculaire ziekte en microvasculair letselGrote bloedvaten atherosclerotische renovasculaire ziekte (ARVD) komt veel voor bij oudere populaties als gevolg van nierarteriestenose. Dit proces ontwikkelt zich geleidelijk over vele jaren en wordt versneld door dyslipidemie, diabetes, hypertensie, roken en andere atherosclerotische risicofactoren. Wanneer lumenocclusie een "kritieke" drempel bereikt, meestal geïdentificeerd als meer dan 70-80 procent vaatocclusie, beginnen de distale perfusiedruk en bloedkamer meetbaar te dalen [2] (Figuur 1). Een rijke literatuur over hypertensie heeft verlies van nierperfusiedruk in verband gebracht met activering van meerdere pressorroutes die renovasculaire hypertensie produceren en versnellen, waaronder het renine-angiotensine-aldosteronsysteem [3]. Terwijl de belangrijkste revascularisatie van de nierslagader voorheen het primaire middel was voor de behandeling van ARVD en renovasculaire hypertensie, hebben de vorderingen in de antihypertensieve medicamenteuze behandeling in de afgelopen jaren geoptimaliseerde medische therapie de steunpilaar van het management gemaakt en kan vaak de beoogde bloeddruk met succes worden bereikt. Een gevolg van succesvolle medische therapie is een duidelijke vermindering van revascularisatieprocedures. Dientengevolge zijn veel individuen nu onderworpen aan verminderde nierbloeddruk en distale perfusiedruk gedurende langere tijdsperioden, soms vele jaren. Aanhoudend bloedverlies collega en daaropvolgend verlies vannierfunctieis aangeduid als "ischemische nefropathie".

Belangrijk is dat ARVD van grote bloedvaten leidt tot distale microvasculaire stoornissen met verlies van bloedvaten met middelgrote en kleine diameter en uiteindelijk met parenchymale fifibrose [5,6] (Figuur 2). Verlies van de integriteit van de niermicrovasculatuur is geïdentificeerd als een gemeenschappelijke laatste route voor anderenierook ziekten, waaronder diabetische nefropathie, obesitas en nefrosclerose [7]. Hoewel ARVD zich aanvankelijk manifesteert als een hemodynamische aandoening die soms kan worden omgekeerd met het herstel van de doorgankelijkheid van de bloedvaten, zijn daaropvolgende microvasculaire hermodellering en verdunning uiteindelijk niet omkeerbaar. Een daaruit voortvloeiende observatie is dat zelfs endovasculair herstel met arteriële dilatatie en stenting er vaak niet in slaagt om de volledige bloedstroom te herstellen en de glomerulaire filtratie te herstellen [8,9]. Niet herstellennierfunctiena revascularisatie wordt geassocieerd met een verminderde overleving op lange termijn en een verhoogde behoefte aan nierfunctievervangende therapie zoals dialyse en/of transplantatie [90]. In de afgelopen decennia is ARVD vaker in verband gebracht met terminale nierziekte (ESRD) en gemarkeerd

Ischemische nefropathie en renale oxygenatieIn tegenstelling tot het hart of de hersenen, is de hele nier aanzienlijk overgeparfumeerd in verhouding tot zijn metabolische energiebehoefte [13]. Als gevolg hiervan beperken meerdere intrarenale regulatiemechanismen de oxygenatie binnen de corticale segmenten (bijvoorbeeld als gevolg van arterioveneuze shunts en lokale beperkingen voor zuurstofdiffusie) en resulteren in functionele lokale gradiënten. Arterioveneuze shunting vermindert de zuurstofspanning in de nierschors tot niveaus van 55-60 mm Hg, een duidelijke daling van 85-90 mm Hg in de normale nierslagader [14,15]. De normaal functionerende nier vertoont duidelijk verschillende regionale niveaus van weefseloxygenatie als gevolg van een beperkte post-glomerulaire bloedstroom naar de medulla en een verhoogd zuurstofverbruik geassocieerd met energie-afhankelijk tubulair transport van opgeloste stoffen [15,16]. Medullaire oxygenatie kan zo laag zijn als 10-15 mm Hg in een normaal functionerende toestand, wat volgens sommigen het uniek vatbaar maakt voor acutenierbeschadigingwanneer nefrotoxische beledigingen worden gesuperponeerd [17]. Erkenning van deze perfusiekenmerken en het feit dat ARVD veel voorkomt, leidde ertoe dat sommige auteurs verlies van nierfunctie buiten een stenotische laesie aanduiden als ischemische nefropathie18], ervan uitgaande dat verlies van bloedstroom hypoxische schade aan het weefsel moet veroorzaken [19].

Functionele evaluatie van nierweefseloxygenatie bij mensen is pas mogelijk sinds de introductie van bloed-zuurstofniveau-afhankelijke magnetische resonantiebeeldvorming (BOLD MRI) [20] (Figuur 1). Deze methode is afhankelijk van de paramagnetische eigenschap van gedeoxygeneerd hemoglobine dat magnetische herschikking wijzigt na een Fifield-verstoring, terwijl geoxygeneerd hemoglobine geen actief magnetisch moment heeft [21]. Daarom is de gemeten snelheid van herschikking (uitgedrukt als R2*) een directe weerspiegeling van het aandeel gedeoxygeneerde hemoglobine in specifiek voxel-bevattend bloed. De normale niveaus van oxygenatie in de nier variëren over de steilste segmenten van de hemoglobinedissociatiecurve, waardoor dit een bijzonder geschikt instrument is voor dit orgaan. Studies met BOLD MRI benadrukken de noodzaak van strikte standaardisatie met betrekking tot natriuminname, diureticagebruik en wateropname, aangezien zelfs bescheiden veranderingen in deze parameters meetbare effecten hebben op lokale niveaus van weefseldeoxygenatie. Deze weerspiegelen veranderingen in zuurstofverbruik geassocieerd met transport van opgeloste stoffen en water in de medullaire segmenten [22-24]. Met zorgvuldige aandacht voor dergelijke factoren maakt BOLD-beeldvorming de identificatie mogelijk van veranderingen van corticale en medullaire renale oxygenatie geassocieerd met chronischenierziekte[25,26], vasculaire occlusieve ziekte, medicamenteuze behandeling, acuut nierletsel na contrastinjectie en andere aandoeningen [27,28].

CISTANCHE ZAL DE NIER/NIERDIALYSE VERBETEREN

Onze onderzoeksgroep heeft systematische BOLD-beeldvorming van de nier gebruikt bij mensen met ARVD en met essentiële hypertensie, specifiek om het niveau van ischemie geassocieerd met ARVD te onderzoeken. Deze onderzoeken maakten ook herhaalde metingen van zowel corticale als medullaire bloedgenoten voor elke nier mogelijk met behulp van centraal veneuze contrast-CT-beeldvorming zoals eerder beschreven [29] De eerste onderzoeken bij mensen met essentiële hypertensie en ARVD werden uitgevoerd onder klinische onderzoeksprotocolomstandigheden met vaste dagelijkse natriuminname en gestandaardiseerde medicatietoediening [30,31]. Algemeennierfunctiewas matig verlaagd met een bovengrens van serumcreatinine lager dan 2,5 mg/dl, gedeeltelijk als gevolg van asymmetrisch verlies van nierweefsel geassocieerd met compenserende hypertrofie en hyperfiltratie in de contralaterale nier. We verwachtten dat verminderde bloedgenoten meetbare hypoxische schade zouden vergroten, met name in diepe medullaire gebieden waarvan bekend is dat ze onder normale omstandigheden een verminderde oxygenatie hebben. Enigszins onverwacht stelden deze studies een opmerkelijk aanpassingsbereik vast met bewaarde zuurstofgradiënten in post-stenotische nieren, ondanks substantiële verminderingen van bloedgenoten in zowel de cortex als de medulla, een lager nierparenchymaal volume en verminderde filtratie van opgeloste stoffen. Zowel corticale als medullaire oxygenatiemetingen waren goed bewaard gebleven ondanks bloedarmoedereducties tot 40 procent [31]. Gedeeltelijk weerspiegelde dit overvloedige reserves van oxygenatie in corticale structuren en verminderde medullaire zuurstofconsumptie als gevolg van lagere filtratie en transport van opgeloste stoffen. Deze gegevens bieden fysiologische bevestiging van veerkracht in een normale menselijke nier, waardoor een geleidelijk hemodynamisch compromis kan ontstaan ​​met behoud van structurele integriteit ondanks geleidelijk progressief verlies van nierfunctie geassocieerd met ARVD. Deze waarnemingen werden bevestigd en uitgebreid met transjugulaire biopsieën van post-stenotische nieren die opmerkelijk intacte tubulaire en glomerulaire structuren aantoonden, hoewel glomerulaire volumemetingen verminderde perfusie bevestigen [32]. Deze onderzoeksgegevens bieden een fysiologische basis voor de observatie dat veel patiënten met matige ARVD jarenlang kunnen worden behandeld met stabiel CKD zonder progressief letsel [8,33].

Dit aanpassingsvermogen heeft echter grenzen. Naarmate post-stenotische fellows tot ernstigere niveaus dalen, worden zowel het niervolume als de microvasculaire structuren verminderd. Studies met behulp van BOLD-beeldvorming bevestigen de ontwikkeling van pathologische weefselhypoxie in de niercortex en uitgebreide medullaire deoxygenatie met kritisch verlies van bloedkamer- en nierparenchymale grootte [34]. Wanneer er gedurende langere perioden ernstige beperkingen gelden, volgt herstel van bloed van grote bloedvaten door endovasculaire dilatatie en het plaatsen van een stent slaagt er niet in microvasculaire structuren en/of GFR te herstellen in experimentele studies [35]. Figuur 2 illustreert dit punt in een varkensmodel van ARVD dat zich langzaam ontwikkelt gedurende 6-12 weken op een manier die vergelijkbaar is met menselijke ARVD. Deze waarnemingen versterken het falen om de GFR consistent te herstellen in menselijke proeven met revascularisatie [8,36]. Samengevat geven deze gegevens aan dat macrovasculaire aandoeningen en verlies van parenchymale nierperfusie uiteindelijk leiden tot de verdunning van microvasculaire structuren in de nier die de nierfunctie verminderen, vaak onomkeerbaar.

CISTANCHE ZAL NIER-/NIERSTORING VERBETEREN

Weefselhypoxie en ontstekingsletselRecente studies onderstrepen de centrale rol van inflammatoire cytokines en cellulaire infiltratie in zowel experimentele als menselijke nierziekte. Er werd vermoed dat ARVD geassocieerd kan zijn met verstoorde lokale en cellulaire immuniteit, zelfs voordat het de nierbloedgenoot treft [37]. Onder normale omstandigheden zijn er bijna geen identificeerbare T-cellen of macrofagen zichtbaar in het nierparenchym. Na een acuut letsel kan enige mate van infiltratie van macrofagen worden waargenomen. Functionele rollen van ontstekingscellen ondergaan complexe fenotypische verschuivingen (beschreven als M1- tot M2-variaties in polariteit) die de cellulaire functie wijzigen van fagocytische naar herstellende structurele acties, waaronder de vorming van nieuwe microvaten en tubulaire regeneratie [38,39]. De mechanismen die de functies van T-cellen en macrofagen beheersen, zijn complex en dynamisch en variëren aanzienlijk onder verschillende omstandigheden. Een groeiend aantal bewijzen geeft aan dat de overgang van acuut nierletsel (AKI) naar chronischnierziekte(CKD) weerspiegelt ontstekingsroutes met fenotypische richting naar fifibrose en verlies van 5ubuleglomerulaire structurele integriteit [38,40]. Onze studies bij mensen met ARVD onderstrepen de associatie van actief inflammatoir letsel parallel met het verdiepen van weefselhypoxie in een post-stenotische nier. Studies van weefselbiopten identificeren de infiltratie van CD68-plus-cellen in periglomerulaire en tubulaire structuren in post-stenotische nieren die niet aanwezig zijn in normale nieren (biopten genomen bij implantatie van normale nierdonoren) [32]. Wanneer stenose zich ontwikkelt tot totale occlusie, zijn inflammatoire infiltraten van geactiveerde T-cellen en macrofagen wijdverbreid aanwezig in de ischemische nier [41]. Een bemonstering van nieraderbloed van individuele nieren met ARVD toont hoge circulerende niveaus van zowel inflammatoire [42,43] als proangiogene cytokines [4]. Belangrijk is dat de relatieve niveaus van deze markers kwantitatief gerelateerd zijn aan de ernst van de gemeten weefselhypoxie en het verlies van GFR in individuele nieren [4]. Dergelijke metingen versterken het concept dat naarmate microvasculaire occlusie vordert om weefselhypoxie in een nier te vergroten, er meer ernstige ontstekingsbeschadigingsroutes ontstaan ​​die geassocieerd zijn met verlies van parenchymale functie en levensvatbaarheid.

Stamcellen en letselpaden in de nierErkenning van het verband tussen vasculaire verdunning, ontstekingsroutes en verlies vannierfunctieroept de volgende vraag op: "Kan wijziging van deze routes de ontwikkeling van chronische nierziekte bij ARVD teniet doen?" Vroege studies met intrarenale toediening van endotheliale voorlopercellen (EPC) in het varkensmodel suggereerden dat geïnduceerde neovascularisatie het verbeterde herstel van GFR zou bevorderen [44]. Studies van mesenchymale stromale/stamcellen (MSC) tonen ook functionele kenmerken aan met vrijgekomen paracriene mediatoren die angiogenese bevorderen onder ischemische omstandigheden [45,46]. Opmerkelijk is dat deze MSC onder bepaalde omstandigheden ook in staat zijn om ontstekingscellen te modificeren ten gunste van herstellende fenotypes [40,47,48] (Figuur 3). Daarom bieden deze functionele eigenschappen van MSC het potentieel om de intrarenale respons op verminderde bloedcel gunstig vorm te geven ten gunste van zowel angiogenese als herstellende immunologische fenotypes. Initiële studies van intrarenale toediening van MSC in het varkensmodel bevestigden dat deze konden worden toegediend zonder duidelijke toxiciteit en met stimulatie van angiogenese in de niercortex ruim boven de niveaus die werden waargenomen bij het herstel van de vaatdoorgankelijkheid alleen [49] (Figuur 2). Herstel van de nierfunctie bij experimentele renovasculaire occlusieve ziekte werd ook waargenomen na MSC-infusie, zowel in de varkens- als de knaagdiermodellen [50].

Onze studies bij mensen werden uitgevoerd om deze vraag te onderzoeken met behulp van autologe vet-afgeleide MSC. We hebben een vergunning voor een nieuw geneesmiddel voor onderzoek (IND 15082) verkregen op basis van veiligheidsgegevens bij varkens en andere modellen om menselijke cellen uit te breiden met behulp van goede productiepraktijken in het Mayo Human Cell Therapy-laboratorium onder leiding van Dr. Allen Dietz. Celexpansie maakte gebruik van gepatenteerde, van bloedplaatjes afgeleide groeimedia [51], veiligheidstests en afgiftecriteria zoals eerder beschreven [52]. Autologe cellen werden gebruikt om mogelijke HLA-sensibilisatie (humaan lymfocytantigeen) en/of celvernietiging in verband met antigene onverenigbaarheid te vermijden. Talrijke studies geven aan dat ad-ministered cellen wijd verspreid zijn wanneer ze intraveneus worden toegediend, waarbij de meerderheid uit de bloedsomloop wordt verwijderd en een groot deel gelokaliseerd is op pulmonale vasculaire plaatsen [53]. We hebben onze onderzoeken zo opgezet dat directe intra-arteriële toediening in post-stenotische nieren nodig is, met name om het effect van lokale afgifte te evalueren en om het potentieel voor lokale toxiciteit gerelateerd aan microvasculaire occlusie te beoordelen als deze zich zou voordoen. Deze onderzoeken waren bedoeld om de effecten van intra-arterieel toegediende MSC te evalueren, zowel op de toxiciteitsmarkten in de vroege periode na toediening (wekelijks en maandelijks) als op de hemodynamiek en functie van de nieren wanneer ze drie maanden na infusie werden onderzocht.

Functionele kenmerken van menselijke MSC gerelateerd aan leeftijd en hypoxieHet gebruik van autologe MSC roept de kwestie op van fenotypische en, waarschijnlijk, epigenetische verschillen tussen individuen op basis van leeftijd, geslacht en andere eigenschappen. Studies met behulp van mRNA-fenotypering gaven aan dat zowel de leeftijd als het onderliggende niveau van de nierfunctie de MSC-kenmerken kunnen wijzigen [54]. Van hypoxie, in het bijzonder hypoxische preconditionering, wordt erkend dat het meerdere functionele eigenschappen van deze celtypen wijzigt. Of de hypoxische omgeving vannierweefsel van ischemische nefropathie de functionele kenmerken van MSC wijzigt, kan hun werkzaamheid in vivo beïnvloeden. We onderzochten de veranderingen veroorzaakt door hypoxie bij MSC, afkomstig van zowel normale nierdonoren als van individuen met ARVD die zowel in leeftijd als in het onderliggende niveau van nierfunctie verschilden. Deze gegevens tonen kwalitatief vergelijkbare reacties op hypoxie bij zowel gezonde donoren als ARVD MSC met toename van groeisnelheden en cytokine-expressie, hoewel de initiële niveaus van cytokine-expressie in vitro aanzienlijk verschilden. Studies van menselijke vet-afgeleide cellen verkregen voor en na toediening van senolytische middelen geven aan dat profielen van senescentiemarkers aanzienlijk kunnen worden gewijzigd [54,55]. De mate waarin conditioneringsregimes de in vivo activiteiten van deze cellen kunnen wijzigen, is een belangrijke kwestie die nog volledig moet worden gedefinieerd.

Mesenchymale stamceleffecten bij mensen met ischemische nefropathieNa het verkrijgen van de goedkeuring van de Institutional Review Board van het Mayo Clinic College of Medicine, werden de eerste (first-in-human) studies van patiënten met ARVD uitgevoerd om de effecten van drie doses MSC (1 × 105, 2,5 × 105 en 5 × 105 cellen/kg) toegediend in de nierslagader van een post-stenotische nier. Materialen en methodes. Elke patiënt werd opgenomen in de Clinical Trials and Research Unit (CTRU) in het St. Mary's Hospital in Rochester, MN. De natriuminname via de voeding werd dagelijks op 150 mEq/d gehouden. Dag 1 omvatte meting van bloed en urine voor natriumexcretie en van GFR door iothalamaatklaring over drie verzamelintervallen tijdens waterhydratatie en bepaling van urinair microalbumine, totaal eiwit en markers van nierbeschadiging zoals eerder beschreven. Dag 2 omvatte BOLD MRI met zowel axiale als coronale beelden voor en na toediening van furosemide (20 mg IV) zoals beschreven [9,31]. Dag 3 omvatte een bemonstering van nieraderbloed tijdens plaatsing van de centraal veneuze katheter voor bepaling van nierbloedgenoot (RBF) met behulp van multidetector CT (MDCT) en nierveneuze bemonstering, die waren goedgekeurd door de Mayo IRB. Na voltooiing van beeldvormende onderzoeken werd autologe MSC geïnfuseerd in de stenotische slagader zoals aangegeven in figuur 4.

In Viro-beeldvormingsonderzoekenBOLD MRI beoordeelde corticale en medullaire oxygenatie en tubulaire functie. Verwerving van MR-beelden met toenemende echotijden maakt het mogelijk hun regressie te berekenen met de signaallogaritme [20], met de helling (R2*=1/T2*) gerelateerd aan deoxyhemoglobineniveaus en vandaar de bloed- en zuurstofgehalte in weefsel gedetecteerd bij 3T Beeldacquisitie omvatte drie transaxiale plakjes over de twee nieren geselecteerd met behulp van verkenningsacquisitie (beeldreeksen in drie lichaamsassen uitgevoerd voor plakselectie) binnen 15 sA gradiënt multi-echosequentie verkregen T2*-gewogen beelden van de nieren aan het einde -expiration.TR (herhalingstijd) was 100 ms en TE (echotijd) was van 7 tot 566 ms, met een stap van 3,3 ms (in totaal 16 afbeeldingen gedurende 15 s ). MDCT beoordeelde bilaterale, enkele nier, corticale en medullaire RBF, perfusie (ml/min/g) en volumes, evenals de anatomie en mate van obstructie in de stenotische nale slagader. Beeldacquisitie omvatte lokalisatiescans om tomografische niveaus te identificeren die de nieren bevatten; vier mid-hilar-niveaus werden geselecteerd voor flow-onderzoeken. De nieren werden gescand bij 20 x 1,2 collimatie en 0 tafelvoeding, 0,5 portaalrotatie en 0,36 s gedeeltelijke reconstructie (B36-kernel); 45 scans (6- mm-niveaus) werden verkregen 4 s na bolusinjectie (05 /kg bij 10 ml/s, tot 40 cc) iopamidol in de centraal veneuze katheter. CT-gegevensanalyse gebruikte de beeldanalysesoftware ANALYZE * (BiodynamicImaging Resource, Mayo Clinic, Rochester, MN, VS) en MatLab. Interessegebieden werden geselecteerd uit de aorta, bilaterale cortex en medulla tijdens de vasculaire fase, en tijdsverzwakkingscurven werden geanalyseerd met behulp van een wiskundig model dat we ontwikkelden [29. Bloedmonsters van nieraders en inferieure yena Caya werden verzameld in EDTA-buizen tijdens nierangiografie. Cytokines en homing-factoren werden gemeten met behulp van Millipore Luminex-panels voor cytokinen/chemokines en angiogene factoren [56].

Een specifieke dosis voor elke proefpersoon werd toegediend na protocolstudies onder gestandaardiseerde omstandigheden die zijn samengevat in figuur 4. Of een dergelijke directe toediening zou leiden tot bijwerkingen die worden gekenmerkt door microvasculaire occlusie, weefselbeschadiging en/of systemische reactie was onbekend. Veranderingen in temperatuur, compleet bloedbeeld, hemoglobine, lactaatdehydrogenase en sedimentatiesnelheid werden gedurende 12 weken met regelmatige tussenpozen gevolgd. Na drie maanden kwamen deze personen terug voor herhaalde metingen van bloeddruk, individuele nierbloedstromen en nieroxygenatie met behulp van BOLD MRI onder gestandaardiseerde omstandigheden zoals voorheen. Belangrijk is dat de inname van natrium en medicatie op niveaus werd gehouden die identiek waren aan die tijdens de studie vóór de behandeling. De details van dit protocol en individuele metingen werden gepubliceerd [56].

Benadrukt moet worden dat deze fase la-onderzoeken werden uitgevoerd zonder endovasculaire dilatatie van de stenose van het grote bloedvat.nier was characterized by reduced cortical and medullary volumes and substantially reduced renal blood flows They wer also characterized by more widespread evidence of tissue hypoxia (measured as the fraction of kidney tissue with R2* levels above 30 [28) as compared with the contralateral kidneys. Several notable changes were seen after three months. In particular, the level of cortical perfusion (blood flow/cubic mL of tissue) rose from 23(1.4-2.5)to2.6 (1.6-32) ml/mi/α tissue,p=003.No changes in the measured volumes were observed,but the cortical and total renal blood flows rose 15-20% in the stenotic kidney due to increased perfusion (from 164±99 to 190±126 mL/min,p=0.007). No such changes were observed in the patients undergoing the identical protocol studies without MSC administration [56,7[. Importantly, BOLD measurements after three months demonstrated reductions in the fractional hvypoxia>30s- voor de stenotische nieren (Figuur). We interpreteren deze bevindingen om te suggereren dat microvasculaire veranderingen in een post-stenotische nier een verhoogde corticale circulatie mogelijk maken met gelijktijdige verlichting van weefselhypoxie. Het is belangrijk op te merken dat soortgelijke veranderingen in corticale perfusie ook werden waargenomen in de contralaterale nier die geen MSCinfusion had ondergaan. De corticale perfusie nam toe, hoewel er geen veranderingen in R2* werden gezien, die al laag was en een weerspiegeling was van minimale openlijke hypoxie in de niet-stenotische nieren. Er werd een lichte stijging van de medullaire perfusie waargenomen en de algehele renale bloedstroom steeg in dezelfde mate als die waargenomen in de stenotische nier. Deze waarnemingen suggereren dat systemische effecten, waarschijnlijk van paracriene mediatoren en/of renale overspraak, de contralateralenierevenals de stenotische kant. Nogmaals, de waargenomen veranderingen in de contralaterale nier verschilden na MSC-infusie van veranderingen in de nieren die alleen met medicamenteuze therapie of endovasculaire stentplaatsing werden behandeld [57.

Alle bovenstaande veranderingen gaven aan dat intrarenale MSC-toediening gepaard ging met verminderde weefselhypoxie, waarschijnlijk als gevolg van verbeterde weefselperfusie die verband houdt met het microvasculaire herstel. Of dit het resultaat was van angiogenese van nieuwe bloedvaten of herstel van de doorgankelijkheid van eerder ingeklapte bloedvaten kan niet worden vastgesteld, hoewel de toename van de perfusie, zelfs in de contralaterale nieren met bijna normale bloedstromen, de eerste zou bevoordelen.

Bloedmonsters van elke nierader werden verkregen tijdens zowel de basislijn- als de drie maanden durende follow-upstudies. Voor veel van deze nieren waren de stenotische niveaus van angiogene biomarkers (angiopoëtine-2, vasculaire endotheliale groeifactoren A. en () verhoogd in vergelijking met niet-stenotische nieren en daalden ze wanneer ze na drie maanden opnieuw werden gemeten. markers van inflammatoire cytokines (neutrofiel gelatinase-geassocieerde lipocaline (NGAL), interferon-gamma en weefselremmer van metalloproteïnasen 2 (TIMP-2) waren hoger in post-stenotische nieren en daalden in het algemeen wanneer metingen drie maanden na MSC werden herhaald infusie.

Klinische effecten van MSC-toedieningHeeft MSC-infusie de nierfunctie en/of systemische hemodynamische effecten in significante mate gewijzigd? Metingen van temperatuur, volledige bloedtellingen, erytrocytsedimentatiesnelheden en lactaatdehydrogenase gedurende de eerste weken en maanden toonden geen klinisch duidelijke toxiciteit aan gerelateerd aan arteriële infusie van celaantallen tot 5 × 105 cellen/kg, vaak bijna 50 miljoen cellen, direct in de nier. Er werd grote zorg besteed om ervoor te zorgen dat de antihypertensieve medicamenteuze behandeling onveranderd bleef tijdens de protocolstudies van deze patiëntengroep. De algehele systolische bloeddruk daalde matig bij de met MSC behandelde patiënten (144 plus 11 tot 136 plus 13 mm Hg, p=0,04), een verandering die voornamelijk een weerspiegeling was van een dosisgerelateerde daling van SBP in het hoogste dosiscohort (140 plus 12 tot 128 plus 8 mm Hg, p=0.005). Evenzo waren de veranderingen in de gemeten GFR bescheiden, maar leken ze dosisgerelateerd te zijn, in zoverre dat de groep met de hoogste dosis steeg van 57 plus 7 naar 64 plus 9 ml/min, p=0,045 (Figuur 6). De groepen met de lagere dosis hadden minimale veranderingen. Er was een bescheiden vermindering van de uitscheiding van eiwit via de urine, opnieuw het duidelijkst in het cohort met de hoogste dosis.

Microvasculaire reparatie geassocieerd met MSC-therapie bij mensenDeze onderzoeken leveren voorlopige maar essentiële gegevens op die consistent zijn met verhoogde microvasculaire perfusie geassocieerd met toediening van autologe vet-afgeleide MSC. Ze strekken zich uit tot de resultaten van proefpersonen uit experimentele studies in zowel varkens- als knaagdiermodellen en ondersteunen de mogelijke rol van celgebaseerde aanvullende therapie bij klinische ziekten. De eerdere onderzoeken naar allogene MSC als een beschermende manoeuvre tegen acuut nierletsel (AKI) waren dubbelzinnig [58,59], en een prospectieve studie naar postoperatieve AKI werd beëindigd [60]. Onze studies waren opzettelijk gericht op een langzaam voortschrijdende microvasculaire ziekte op de lange termijn buiten de ARVD van grote bloedvaten waarvan bekend is dat ze vatbaar zijn voor het induceren van CKD. Ze versterkten de associatie van weefselhypoxie die zich ontwikkelt met gevorderde ziekte en activering van zowel angiogene als inflammatoire schade aan de nier geassocieerd met progressief verlies van GFR. Het belangrijkste was dat ze gegevens aanleverden die de rol van MSC als hulpmiddel bij het verbeteren van lokale weefselperfusie en het verminderen van ontstekingsletsel ondersteunen. Bij hoge dosisniveaus ondersteunen onze gegevens het potentieel voor deze veranderingen om de glomerulaire filtratie bescheiden te verhogen, terwijl de arteriële druk en urine-eiwituitscheiding worden verminderd. Of dergelijke effecten kunnen worden uitgebreid tot andere vormen van nierbeschadiging die verband houden met de microvasculaire schade, zoals diabetes [61] en/of nefrosclerose, is een belangrijke kwestie die momenteel actief wordt onderzocht [62,63]. Deze aandoeningen worden niet noodzakelijkerwijs gekenmerkt door vergelijkbare routes van weefselhypoxie zoals opgemerkt bij ernstige ARVD.

WaarschuwingenEnkele belangrijke kanttekeningen verdienen aandacht en verder onderzoek. Sommige hiervan zijn samengevat in Tabel 1. Onze selectie van autologe cellen was gebaseerd op de zorg dat het introduceren van cellen met verschillende allotypes een risico inhield van ofwel ook vernietiging en/of allosensibilisatie, wat de interpretatie van de resultaten zou kunnen verwarren en/of een gevaar zou kunnen vormen voor de patient. Sommige auteurs beweren dat MSC niet-immunogeen zijn en daarom relatief beschermd zijn tegen deze zorgen [63]. In de praktijk is het gebruik van autologe cellen tijdrovend met betrekking tot oogsten, uitbreiden en testen voor toediening. Deze kenmerken beperken hun aandacht voor behandeling met betrekking tot acute processen. Misschien wel het belangrijkste is dat autologe cellen bijzonder gevoelig zijn voor donorkenmerken die verband houden met leeftijd, geslacht, onderliggende ziekte (bijv. atherosclerotische ziekte, diabetes) en nierdisfunctie, die allemaal waarschijnlijk de potentiële werkzaamheid van MSC wijzigen [54]. Hoewel veel eigenschappen van MSC flexibel zijn en kunnen worden gewijzigd door de omstandigheden waaronder ze werken, is het waarschijnlijk dat interindividuele variabiliteit een grote rol zal spelen in hun werkelijke klinische impact.

De omvang van de veranderingen in bloedgenoten en GFR geassocieerd met MSC-infusie in deze onderzoeken was bescheiden. Het klinische effect voor elk individu hangt sterk af van de onderliggende mate van nierdisfunctie en in welke mate de gehele functioneleniermassa wordt aangetast. Studies naar renale revascularisatie hebben een reeks waargenomen veranderingen geïdentificeerd, waaronder enige verbetering versus enige verslechtering van GFR na vasculaire manipulatie. Hoewel deze veranderingen complex zijn, wordt een verdere verslechtering van de GFR om welke reden dan ook geassocieerd met een daling van de nierprognose en overleving op lange termijn [10]. Of de kleine veranderingen in GFR, BP en/of urine-eiwit die worden waargenomen in de gunstige reacties die hier worden vermeld, zich vertalen in een verandering in de prognose blijft onbekend.

Verder werk zal afhangen van het bepalen van de meest effectieve dosis MSC, toedieningsroutes en celvolging. Het is mogelijk dat herhaalde dosering nodig is om de microvasculaire integriteit te behouden, aangezien de duurzaamheid van deze effecten nog niet is vastgesteld. Een van de belangrijkste elementen is de integratie van celtherapie met andere therapeutische manoeuvres. In het geval van ARVD is het essentieel om de rol van MSC te evalueren als aanvulling op andere interventies, zoals revascularisatie van de nierslagader, introductie van vasculogene cytokines en/of mitochondriale bescherming. Sommige auteurs stellen voor om angiogene cytokines (zoals vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF) en/of hepatocytgroeifactoren) in de niercirculatie te introduceren, waarvan de microvasculaire effecten toenemen wanneer ze op hun plaats worden gehouden met structurele biopolymeersteigers [64,65]. Beide laatstgenoemde interventies hebben voorlopige gegevens ter ondersteuning van alternatieve routes voor het herstellen van microvasculaire structuren en functionele integriteit onder specifieke omstandigheden [66,67].

Overzicht

Alles bij elkaar genomen, tonen deze studies microvasculaire verdunning aan als een primair mechanisme geassocieerd met progressief letsel bij de mensniergeassocieerd met ARVD. Ze identificeren de limieten van aanpassing aan verminderde bloedgenoot en een overgang naar openlijke weefselhypoxie geassocieerd met ontstekingsletsel. Onze studies tonen aan dat intrarenale infusie van autologe vet-afgeleide MSC in staat is om weefselperfusie en bloedgenoten te verhogen zonder stenose van grote bloedvaten te verwijderen, wat consistent is met het herstellen van een zekere mate van microvasculaire functie. Deze veranderingen werden in verband gebracht met verminderde inflammatoire biomarkers in de nieraders en dosisgerelateerde verhogingen van de glomerulaire filtratie na drie maanden. Wij zijn van mening dat celgebaseerde therapie waarschijnlijk een belangrijke aanvullende hulpbron zal zijn om de microvasculaire integriteit te herstellen bij zowel ARVD als andere nierziekten die gepaard gaan met zowel vasculaire verdunning als inflammatoir letsel.