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Was sind Zysten

Zysten sind Aussackungen der Harnkanälchen in den Nieren. Diese Aussackungen können an verschiedenen Stellen des Harnkanälchensystems entstehen. Diese Aussackungen / Ausbuchtungen können mit dem Harnkanälchen, aus dem sie entstanden sind, noch gut in Verbindung stehen, später können sie sich aber auch komplett abschnüren. Die Ursache der eigentlichen Zystenentstehung ist auch bis heute noch nicht geklärt. Man weiß aber, dass der Gendefekt der hauptverantwortlichen Gene (PKD 1 oder PKD 2) zu veränderten, hiervon abgeleiteten Proteinen führt.

Einzelne Zysten (Nierenzste bzw. Nierenzysten)

Diese sind in der Regel harmlosund können bei jedem Menschen auftreten. Unter Nierenzysten versteht man einzelne, flüssigkeitsgefüllte und von einer Kapsel umgebene Hohlräume in der Niere. In der Mehrzahl der Fälle handelt es sich um Entwicklungsanomalien, die sporadisch oder durch Vererbung auftreten können. Kleinere Zysten bleiben oft unbemerkt oder werden im Rahmen einer Ultraschall-Untersuchung zufällig entdeckt. Sie verursachen normalerweise keine Beschwerden und müssen in der Regel auch nicht behandelt werden.

Vielzahl an Zysten (bei Zystennieren)

Anders verhält es sich bei einer Vielzahl von Zysten an Nieren und Leber. Diese können eine deutliche Vergrößerung von Nieren und Leber verursachen und damit eine Funktionseinschränkung bewirken. Bei der Niere wird damit schrittweise das Filtervermögen der Niere reduziert.

Eine Zyste in der Niere fängt zunächst als Erweiterung des Nephrons an, ähnlich einer "Blase". Zysten können auf der Länge des Nephrons überall auftreten. Obgleich „polyzystisch“ die Ausbildung von vielen Zysten bedeutet, werden nicht an jedem Nephron Zysten gebildet. Die Flüssigkeit innerhalb der Zysten reflektiert häufig den Bereich innerhalb des Nephrons, aus dem die Zyste entstand.

Ungefähr 70 Prozent der Zysten trennen sich vom Nephron ab, wenn sie noch sehr klein sind, ungefähr 2 Millimeter im Durchmesser. Danach vergrößern sich die Zysten und können dann Flüssigkeit oder Blutflüssigkeit enthalten.

Ziliopathien als Ursache für Zystenbildung

Mit einem Funktionsverlust der Zilien einhergehende Krankheiten werden als Ziliopathien bezeichnet. Verantwortlich sind Zilien für Links-Rechts-Achsenbildung, Detektion sensorischer Reize, Kontrolle zahlreicher Signalwege und die Zellteilungsprozesse.

Zilien sind wenige Mikrometer lange, haarartige Organellen, die bei fast allen Säugetieren an der Oberfläche der Zellen vorhanden sind und wie Antennen herausragen. Beim Menschen findet man Zilien auf der Oberfläche von spezialisierten Epithelien (Oberfläche der Zelle). Die Funktion dieser Zilien besteht darin, Flüssigkeiten oder Keimzellen fortzubewegen. Bei PKD ist dieser Mechanismus gestört. Zilien wirken als Antennen auf der Zelloberfläche, können die verschiedensten Signale aufnehmen und bei Fehlfunktionen viele Organe in ihrer physiologischen Funktion beeinträchtigen.

Auswirkungen der Zystenbildung

Im Allgemeinen verursachen Zysten Probleme wegen ihrer Größe und des Raumes, den sie benötigen. Die Größe der Nieren und der Leber hängt direkt damit zusammen, wie viele Zysten vorhanden sind und wie groß die einzelnen Zysten sind. Zum Beispiel ist es bei Personen mit einer Nierengröße über 15 Zentimetern wahrscheinlicher, dass spezifische Probleme wie Völlegefühl oder Verdrängung anderer Organe auftreten, als bei Personen mit kleineren Nieren.

Zysten in anderen Organen

Zysten können sich bei ADPKD auch in anderen Organen ausbilden. Hierbei ist die Leber am häufigsten betroffen. Aktuelle Forschungsergebnisse legen nahe, dass dort die Zysten aus dem Gallengangsystem entstehen und nicht primär aus den Leberzellen (Hepatozyten). Die Beeinträchtigung der Leber und ihrer Funktion durch entstandene Zysten ist eher gering, auch wenn viele Zysten dort zu einer Vergrößerung des gesamten Organs führen.

EU-Forschung zu Zilien

Das EU-finanzierte Projekt EUCILIA untersuchte an transgenen Tiermodellen (Xenopus, Zebrafisch, Maus) und an Zellkultursystemen die Zilienfunktion. Schwerpunkt waren seltene Krankheiten, darunter das Bardet-Biedl-Syndrom und Nephronophthise (BBS bzw. NPHP). Interessanterweise ist für beide Krankheiten die polyzystische Nierenerkrankung (polycystic kidney disease, PKD) charakteristisch. So wurde untersucht, inwieweit Zilienfehlfunktionen zur Entstehung von Nierenzysten beitragen, eines der wichtigsten Symptome einer polyzystischen Nierenerkrankung.

Da Zilien in allen Zelltypen vorkommen, vermutet man in Zilienanomalien auch Auslöser neuerer epidemischer Erkrankungen wie Typ-1-Diabetes, Bluthochdruck und Adipositas.

Die Arbeit von EUCILIA lieferte neue Erkenntnisse zur Rolle von Proteinen, die an dem für die Tubuligenese zuständigen Wnt-Signalweg beteiligt sind, was für die Validierung neuer therapeutischer Ansätze von Bedeutung sein könnte.

„Die Zilien, die genau wie kleine Stabantennen aussehen, nehmen also nicht nur chemische und mechanische Signale aus der Umgebung auf, sondern fungieren auch als Sendeantennen, die Signale nach außen abgeben können", so Prof. Christoph Schmidt im Rahmen einer Veröffentlichung "Christopher Battle et al. Intracellular and extracellular forces drive primary cilia movement. Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) 2015"

 

Ergebnisse aus der Grundlagenforschung

Durch Zysten kann die Nierenfunktion eingeschränkt werden, bis hin zum endgültigen Nierenversagen. Ergebnisse aus der Grundlagenforschung haben bislang zumindest drei Schritte ermittelt, die zur Zystenbildung beitragen:

  • Abnorme Veränderungen der Basalmembran

    Die sogenannte Basalmembran stellt eine Art von dünnem Bindegewebsband dar, auf dem die Tubuluszellen (Harnkanälchenzellen) aufsetzen. Bei der Entwicklung von Zysten ist diese Basalmembran dicker und qualitativ verändert.

  • Zelltod

    Unbekannte Vorgänge führen dazu, dass auch nicht betroffenes Gewebe vorzeitig untergeht. Dieser Zelltod (Apoptose) trägt dazu bei, dass Zystennieren im Alter von 50-60 Jahren ihre Funktion einstellen.

  • Zelluläre Absonderung

    Durch Absonderung von Flüssigkeit wird das Zystenwachstum unterstützt. Durch den Vorgang der Sekretion (Ausschleussung) wird Flüssigkeit in ein anderes Kompartiment befördert, hier Zysteninnenraum. Um eine Zyste dreidimensional auszubilden, erfordert es, sie mit flüssigem Inhalt zu füllen. Ohne Flüssigkeit entstünde nur ein Zellball oder Zellklumpen. Die Flüssigkeitsproduktion wird durch eine Reihe von Faktoren in der Zystenflüssigkeit stimuliert.
    Ein Faktor ist das antidiuretische Hormon (ADH), das durch das 2014 zum ersten Mal in Japan zugelassenes Medikament „Tovaptan“ spezifisch blockiert werden soll.

  • Zellwachstum

    Die Zellen einer Zystenwand reproduzieren sich mehr, als normale Nierenzellen. Dieses lässt die Zysten in der Größe wachsen.