Renale Programmierung

Entwicklungsbedingte Nierenerkrankungen– Ontogenetische Mechanismen und Prävention durch Ernährungsinterventionen

Hintergrund

Weltweit werden je nach Region 5 bis 25% aller Neugeborenen mit einem erniedrigten Geburtsgewicht („Low birth weight“) geboren [1, 2]. In vielen Fällen liegt eine intrauterine Wachstumsrestriktion vor [1-4]. Ungünstige Umweltbedingungen in der frühen Entwicklung führen jedoch nicht nur zu einer intrauterinen Wachstumsrestriktion (IUGR), sondern auch zu einer Prädisposition für Erkrankungen im späteren Leben [3, 5, 6]. Die Niere ist besonders anfällig für störende Umwelteinflüsse in der Schwangerschaft, weil bereits kleine Veränderungen in der Gen- oder Proteinexpression während kritischer Entwicklungsphasen zu einer gestörten Nierenentwicklung führen können [7]. Eine normale Nierenentwicklung setzt eine ausreichende Versorgung mit Makro- und Mikronährstoffen voraus. Maternale Mangelernährung, Plazentadysfunktion, Gestationsdiabetes, Frühgeburtlichkeit und intrauteriner Stress hingegen beeinträchtigen die normale Entwicklung [8]. So konnte gezeigt werden, dass eine intrauterine Wachstumsrestriktion einen Risikofaktor für eine erniedrigte Nierenfunktion bereits im jungen Erwachsenenalter [9], eine arterielle Hypertonie [10], einen ungünstigen Verlauf von Glomerulopathien [11, 12] und die Entwicklung einer terminalen Niereninsuffizienz [13, 14] darstellt.

Unser Ansatz

Durch die Arbeit mit klar definierten Modellen intrauteriner Mangelsituationen versuchen wir Mechanismen der perinatalen Programmierung aufzudecken und therapeutische Ansätze zu entwickeln. Hierbei legen wir Wert auf ein longitudinales Design unserer Studien, da die „Programmierung“ von Krankheiten einen multifaktoriellen Prozess darstellt, der nicht mit der Geburt abgeschlossen ist. Unter therapeutischen Gesichtspunkten interessieren wir uns insbesondere für gezielte, zeitlich limitierte Ernährungsinterventionen. Als Pädiater haben wir ein spezielles Interesse an der Relevanz unserer Projekte für die spätere Übertragung auf den Menschen (translationale Medizin).

Team

Dr. Eva Nüsken, Fachärztin für Kinder- und Jugendmedizin, Schwerpunkt pädiatrische Nephrologie, stellvertretende Projektleiterin
E-Mail eva.nuesken@uk-koeln.de

Jenny Voggel, M.Sc. für molekulare Ernährungswissenschaften, PhD Studentin im Interdisciplinary Program of Molecular Medicine Cologne
E-Mail jenny.voggel@uk-koeln.de

Gregor Fink, B.Sc. für Biologie; aktuell Masterstudiengang „Biological Science“, Biologielaborant
E-Mail gregor.fink@uk-koeln.de

Maria Wohlfarth, Biologielaborantin
E-Mail maria.wohlfarth@uk-koeln.de

Projektrelevante Publikationen

  1. Nüsken E, Turnwald EM, Fink G, Voggel J, Yosy C, Kretschmer T, Handwerk M, Wohlfarth M, Weber LT, Hucklenbruch-Rother E, Dötsch J, Nüsken KD, Appel S. Maternal High Fat Diet and in-Utero Metformin Exposure Significantly Impact upon the Fetal Renal Proteome of Male Mice. J Clin Med. 2019; 8: 663 (1–21).
  2. Nüsken E, Dötsch J, Weber LT, Nüsken KD. Developmental Programming of Renal Function and Re-programming Approaches. Front Pediatr. 2018; 6:36.
  3. Teller IC, Hoyer-Kuhn H, Brönneke H, Nosthoff-Horstmann P, Oosting A, Lippach G, Wohlfarth M, Rauh M, van der Beek EM, Dötsch J, Nüsken KD. Complex lipid globules in early life nutrition improve long-term metabolic phenotype in intrauterine growth restricted rats. Br J Nutr. 2018; 15: 1-14.
  4. Nüsken E, Nüsken KD, Dötsch J. Diet and epigenetic alteration of renal function. In: The Handbook of Nutrition, Diet and Epigenetics. Patel V and Preedy VR (editors). Springer Nature, 2017; 1–20.
  5. Nüsken E, Wohlfarth M, Lippach G, Rauh M, Schneider H, Dötsch J, Nüsken KD. Reduced perinatal leptin availability may contribute to adverse metabolic programming in a rat model of utero placental insufficiency. Endocrinology. 2016; 157(5):1813-25.
  6. Nüsken E, Gellhaus A, Kühnel E, Swoboda I, Wohlfarth M, Vohlen C, Schneider H, Dötsch J, Nüsken KD. Increased rat placental fatty acid, but decreased amino acid and glucose transporters potentially modify intrauterine programming. J Cell Biochem. 2016; 117(7):1594-603.
  7. Dötsch J, Alejandre-Alcazar M, Janoschek R, Nüsken E, Weber LT, Nüsken KD. Perinatal Programming of Renal Function. Curr Opin Pediatr. 2016; 28:188-194.
  8. Nüsken E, Herrmann Y, Wohlfarth M, Goecke T, Appel S, Schneider H, Dötsch J, Nüsken KD. Strong hypoxia reduces leptin synthesis in purified primary human trophoblasts. Placenta. 2015; 36:427-32.
  9. Nüsken E, Tzschoppe A, Dötsch J, Nüsken KD. Fetal programming of endocrine function in IUGR offspring depends on the cause of low birth weight: evidence from animal models and the human FIPS-study. In: Perinatal programming – The State of the Art. Plagemann A (editor). Walter de Gruyter, Berlin. 2012.
  10. Nüsken KD, Schneider H, Plank C, Trollmann R, Nüsken E, Rascher W, Dötsch J. Fetal programming of gene expression in growth-restricted rats depends on the cause of low birth weight. Endocrinology. 2011; 152: 1327-35.
  11. Plank C, Nüsken KD, Menendez-Castro C, Hartner A, Ostreicher I, Amann K, Baumann P, Peters H, Rascher W, Dötsch J. Intrauterine growth restriction following ligation of the uterine arteries leads to more severe glomerulosclerosis after mesangioproliferative glomerulonephritis in the offspring. Am J Nephrol. 2010; 32: 287-95.
  12. Nüsken KD, Dötsch J, Rauh M, Rascher W, Schneider H. Uteroplacental insufficiency after bilateral uterine artery ligation in the rat: Impact on postnatal glucose and lipid metabolism and evidence for metabolic programming of the offspring by sham operation. Endocrinology. 2008; 149: 1056-63.
  13. Nüsken KD, Warnecke C, Hilgers KF, Schneider H. Intrauterine growth after uterine artery ligation in rats: dependence on the fetal position in the uterine horn and need for prenatal marking of the animals. J Hypertens. 2007; 25: 247-8.
Stellen

Für die Bewerbung auf eine Master- oder Promotionsarbeit senden Sie bitte einen aussagekräftigen Lebenslauf an kai-dietrich.nuesken@uk-koeln.de.

Referenzen

  1. UNICEF-WHO, Low birthweight estimates: Levels and trends 2000–2015. WHO reference number: WHO/NMH/NHD/19.21, 2019.
  2. Blencowe, H., et al., National, regional, and worldwide estimates of low birthweight in 2015, with trends from 2000: a systematic analysis. Lancet Glob Health, 2019. doi: 10.1016/S2214-109X(18)30565-5 [Epub ahead of print].
  3. Ravelli, G.P., Z.A. Stein, and M.W. Susser, Obesity in young men after famine exposure in utero and early infancy. N Engl J Med, 1976. 295(7): p. 349-53.
  4. Baschat, A.A., Pathophysiology of fetal growth restriction: implications for diagnosis and surveillance. Obstetrical & gynecological survey, 2004. 59(8): p. 617-27.
  5. Dörner, G., H. Haller, and W. Leonhardt, [Possible significance of pre- and or early postnatal nutrition in the pathogenesis of arteriosclerosis]. Acta Biol Med Ger, 1973. 31(5): p. K31-5.
  6. Barker, D.J. and C. Osmond, Infant mortality, childhood nutrition, and ischaemic heart disease in England and Wales. Lancet, 1986. 1(8489): p. 1077-81.
  7. Challen, G., et al., Temporal and spatial transcriptional programs in murine kidney development. Physiol Genomics, 2005. 23(2): p. 159-71.
  8. Nüsken, E., et al., Developmental Programming of Renal Function and Re-Programming Approaches. Front Pediatr, 2018. 6: p. 36.
  9. Hallan, S., et al., Effect of intrauterine growth restriction on kidney function at young adult age: the Nord Trondelag Health (HUNT 2) Study. Am J Kidney Dis, 2008. 51(1): p. 10-20.
  10. Jayasooriya, A.P., et al., Omega-3 polyunsaturated fatty acid supplementation reduces hypertension in TGR(mRen-2)27 rats. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids, 2008. 78(1): p. 67-72.
  11. Teeninga, N., et al., Influence of low birth weight on minimal change nephrotic syndrome in children, including a meta-analysis. Nephrol Dial Transplant, 2008. 23(5): p. 1615-20.
  12. Zidar, N., et al., Effect of intrauterine growth retardation on the clinical course and prognosis of IgA glomerulonephritis in children. Nephron, 1998. 79(1): p. 28-32.
  13. Lackland, D.T., et al., Low birth weights contribute to high rates of early-onset chronic renal failure in the Southeastern United States. Arch Intern Med, 2000. 160(10): p. 1472-6.
  14. Vikse, B.E., et al., Low birth weight increases risk for end-stage renal disease. J Am Soc Nephrol, 2008. 19(1): p. 151-7.
Nach oben scrollen