@phdthesis{Stein2022,
  author    = {Stein, Florian},
  title     = {Untersuchungen zur Aufkl{\"a}rung der adversen Effekte von HES auf Zellen (HK-2) des proximalen Nierentubulus},
  doi       = {10.25972/OPUS-28251},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-282514},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {In der Volumentherapie galt das Kolloid Hydroxyethylst{\"a}rke (HES) lange Zeit als ideale Infusionsl{\"o}sung und war der in Deutschland am h{\"a}ufigsten eingesetzte Plasmaexpander. In den letzten Jahren mehrten sich jedoch die Hinweise, dass HES insbesondere bei kritisch Kranken zu einer akuten Nierenfunktionsverschlechterung beitragen k{\"o}nnte, welche das klinische Ergebnis wesentlich beeinflusst. Der genaue Pathomechanismus ist bis heute nicht gekl{\"a}rt. Bekannt ist, dass sich HES nach intraven{\"o}ser Applikation in vielen verschiedenen Geweben ablagert, wobei eine renale Anreicherung bevorzugt in proximalen Tubuluszellen stattfindet. Histopathologisch finden sich große Mengen intrazellul{\"a}rer Vesikel im Zytoplasma, welche zu einer Zellschwellung f{\"u}hren, die auch als osmotische Nephrose bezeichnet und als prinzipiell reversibel erachtet wird. Der zellul{\"a}re Abbau soll dabei im Allgemeinen {\"u}ber das lysosomale System stattfinden. Dieses ist fester Bestandteil der Autophagie, welche ein evolution{\"a}r in allen Eukaryonten konservierter stress-induzierter kataboler Prozess ist, der der zellul{\"a}ren Hom{\"o}ostase und energieeffizienten Selbstreinigung dient. Hierbei werden defekte Makromolek{\"u}le durch Lysosomen in ihre Grundbestandteile zerlegt und der Zelle als Bausteine wieder zur Verf{\"u}gung gestellt. In dieser Arbeit wurde in einem ersten Schritt der Einfluss von HES der 3. Generation auf die Viabilit{\"a}t von HK-2-Zellen mit zwei unabh{\"a}ngigen in vitro Assays {\"u}berpr{\"u}ft. Diese beruhen auf einem Substratumsatz durch zytosolische bzw. mitochondriale Dehydrogenasen. F{\"u}r beide Assays konnte zu verschiedenen Inkubationszeitpunkten bis 21 Stunden jeweils eine konzentrationsabh{\"a}ngige Viabilit{\"a}tsreduktion durch HES festgestellt werden, welche auch nach einer „Regenerationsphase" noch verringert nachweisbar und somit partiell reversibel war. Im n{\"a}chsten Schritt wurde die Hypothese {\"u}berpr{\"u}ft, ob eine medikament{\"o}se Induktion der Autophagie die beobachtete Viabilit{\"a}tsreduktion abschw{\"a}chen oder sogar aufheben kann. Hierbei wurde analog zu einer Arbeit von Liu et al. (2014) eine Inkubationszeit von insgesamt acht Stunden gew{\"a}hlt, da nach diesem Zeitraum eine perinukle{\"a}re Cluster-Bildung der Lysosomen beobachtet werden konnte, welche f{\"u}r eine erh{\"o}hte Autophagierate spricht. Es kamen im Folgenden HES-L{\"o}sungen von 0,75\% zum Einsatz, da diese aufgrund einer Viabilit{\"a}tsreduktion um zirka ein Drittel als am besten geeignet betrachtet wurden. Der Autophagieinduktor Everolimus zeigte hierbei in dem auf mitochondrialen Dehydrogenasen basierenden EZ4U-Assay eine fast vollst{\"a}ndige Aufhebung der HES-vermittelten Viabilit{\"a}tsreduktion. Dieser Effekt konnte durch den MAP-Kinase-Kinase-Blocker U0126 aufgehoben werden. Andere Autophagiemodulatoren hingegen bewirkten zumeist nur geringe {\"A}nderungen der Zellviabilit{\"a}t. Zuletzt wurde auf Proteinebene untersucht, ob zentrale Molek{\"u}le bzw. Komplexe der Autophagie unter HES zum einen im zeitlichen Verlauf und zum anderen unter zus{\"a}tzlichem Einfluss der Modulatoren eine Expressions{\"a}nderung aufwiesen. HES alleine bewirkte im zeitlichen Verlauf weitestgehend keine signifikante Expressions{\"a}nderung. Auch im Vergleich zu einer 0\%-HES-Kontrolll{\"o}sung konnten keine relevanten Unterschiede festgestellt werden. Die Koinkubation mit Everolimus f{\"u}hrte zu einer erh{\"o}hten Expression der Quotienten ppERK/pERK und LC3BII/LC3BI, U0126 konnte dies jeweils weitestgehend wieder aufheben. Perifosin bewirkte ebenso wie 3-Methyladenin eine verringerte Expression von Akt, Chloroquin f{\"u}hrte zu keiner signifikanten Expressions{\"a}nderung aller bestimmter Proteine. Dar{\"u}ber hinaus verursachten alle Modulatoren keine signifikante Expressions{\"a}nderung des zentralen Autophagiekomplexes Beclin1 sowie von LAMP2 und SQSTM1. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dieser Arbeit gegen eine allgemeine, direkte Beeinflussung von klassischer Autophagie durch HES. Der Autophagieinduktor Everolimus zeigte jedoch einen protektiven Effekt auf die Zellviabilit{\"a}t, welcher vermutlich {\"u}ber einen Autophagie-vermittelten Weg verursacht wird. Unsere Arbeitsgruppe konnte dar{\"u}ber hinaus eine HES-vermittelte Reduktion von ROS beobachten. Das Autophagienetzwerk ist eng mit der zellul{\"a}ren Redox-Hom{\"o}ostase verkn{\"u}pft. Eine verminderte ROS-Bildung k{\"o}nnte zu einer verminderten Autophagierate und somit auch verringerten Zellviabilit{\"a}t f{\"u}hren, welche durch Everolimus kompensiert wird. Bisher ungekl{\"a}rt ist auch, auf welchem Weg HES in die Zelle aufgenommen wird. Denkbar w{\"a}re, dass gr{\"o}ßere HES-Molek{\"u}le via Endozytose in die Zelle gelangen. Hierbei ist der mTORC1-Komplex ein wichtiger Regulator, der durch Everolimus gehemmt wird und somit {\"u}ber eine verringerte HES-Aufnahme zu einer Viabilit{\"a}tssteigerung f{\"u}hren k{\"o}nnte. Kleinere HES-Molek{\"u}le dagegen k{\"o}nnten {\"u}ber Glukose-Transporter aufgenommen werden, die m{\"o}glicherweise {\"u}ber AMPK reguliert werden.},
  subject      = {Hydroxyethylst{\"a}rke},
  language  = {de}
}