FAU-Forschungsteam entdeckt neuen Risikofaktor bei chronischen Nierenerkrankungen

Sauerstoffmangel könnte bei bestimmten Genvarianten chronisches Nierenversagen beschleunigen

Chronische Nierenerkrankungen befinden sich weltweit auf dem Vormarsch. Menschen mit afrikanischer Herkunft sind aufgrund zweier Genvarianten häufiger von ihnen betroffen. Ein Forschungsteam um PD Dr. Johannes Schödel und Dr. Steffen Grampp vom Lehrstuhl für Innere Medizin IV der FAU und der Medizinischen Klinik 4 – Nephrologie und Hypertensiologie am Uniklinikum Erlangen hat für diese Gruppe Sauerstoffmangel (Hypoxie) in den Nierenzellen als weiteren Risikofaktor ermittelt, der die Risiko-Genvarianten stimuliert und chronisches Nierenversagen beschleunigen könnte. Damit könnten auch bestimmte Medikamente, die derzeit für die Behandlung von chronischer Niereninsuffizienz eingeführt werden, bei Menschen mit diesen Genvarianten problematisch sein. Die Untersuchung wurde in der angesehenen Fachzeitschrift „Kidney International“ veröffentlicht.

Im Verlauf von chronischen Nierenerkrankungen können viele Menschen nur mithilfe der Dialyse oder einer Nierentransplantation weiterleben. Die wichtigsten Risikofaktoren für die Entwicklung einer chronischen Nierenerkrankung sind Diabetes, Bluthochdruck und Herzinsuffizienz, umgangssprachlich als Herzschwäche bezeichnet. Allerdings haben Menschen mit schwarzer Haut gegenüber Menschen mit weißer Haut ein vierfach erhöhtes Risiko für die Entstehung einer chronischen Nierenerkrankung. Auch verläuft die Erkrankung bei ihnen deutlich aggressiver. Daran sind zwei Genvarianten beteiligt.

Chronische Nierenerkrankungen und Genvarianten

Eine genomweite Assoziationsstudie brachte 2010 zwei Varianten des Apolipoprotein-1-Gens (APOL1) auf dem Chromosom 22 mit dem erhöhten Auftreten einer chronischen Nierenerkrankung in Menschen mit afrikanischer Herkunft in Verbindung. Diese beiden Genvarianten haben sich vermutlich entwickelt, weil sie einen evolutionären Vorteil bieten: Sie schützen Personen, die diese Genvarianten tragen, vor der afrikanischen Schlafkrankheit und deren Erregern Trypanosoma brucei rhodesiense und gambiense.

Der Nachteil: Kommt es zur Expression der Genvarianten in den Nierenzellen, führt das zum Fortschreiten von Nierenerkrankungen, der sogenannten APOL1-Nephropatie. Der Verlauf der Erkrankung ist jedoch individuell unterschiedlich. Begleitfaktoren wie Virusinfektionen, die die Genexpression von APOL1 anregen, beschleunigen ihn.

Neu entdeckter Risikofaktor Hypoxie

Das Forschungsteam des Uniklinikums Erlangen konnte im Rahmen des Transregionalen Sonderforschungsbereiches TRR374 (Teilprojekt C5) zusammen mit Kollegen des Universitätsklinikums Münster erstmals zeigen, dass auch Hypoxie, also Sauerstoffmangel, sowohl die Genexpression von APOL1 als auch die krankmachenden Varianten in Nierenzellen anregt und damit die Entwicklung chronischer Nierenerkrankungen beschleunigt. Hypoxie tritt in der Niere etwa bei Blutarmut oder im Rahmen eines akuten Nierenversagens auf. Das Forschungsteam identifizierte ein DNA-Element, das in der Nähe des APOL1-Gens liegt und dieses reguliert. Binden bestimmte bei einer Hypoxie aktiv werdende Proteine, die sogenannten Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktoren (HIF) an das DNA-Element, steigert dies die Expression des APOL1-Gens. Das heißt, es wird aktiver. Eine gesteigerte Expression des APOL1-Gens könnte wiederum die Nieren weiter schädigen.

Als Folge der Entdeckung macht das Forschungsteam um Johannes Schödel und Steffen Grampp auf ein weiteres Problem aufmerksam: Neue Medikamente für Menschen mit chronischer Niereninsuffizienz und renaler Anämie (Blutarmut durch ein chronisches Nierenversagen) wirken wie eine Hypoxie und aktivieren damit die HIF. Dadurch wird über Zwischenstationen die Bildung von roten Blutkörperchen angeregt und somit der Sauerstoffgehalt des Blutes erhöht. Gleichzeitig wird jedoch APOL1 aktiviert – auch die Genvarianten, die eine chronische Niereninsuffizienz beschleunigen können. Aus diesem Grund sollten HIF-stabilisierende Medikamente bei Personen, die diese Risiko-Genvarianten tragen, zunächst mit Vorsicht eingesetzt werden.

Weitere Informationen:

DOI: https://doi.org/10.1016/j.kint.2023.03.035

PD Dr. Johannes Schödel
Medizinische Klinik 4 – Nephrologie und Hypertensiologie und Lehrstuhl für Innere Medizin IV
johannes.schoedel@uk-erlangen.de