View online - Universiteit Gent

Universiteit Gent, haar werknemers of studenten bieden geen enkele garantie met betrekking tot de
juistheid of volledigheid van de gegevens vervat in deze masterproef, noch dat de inhoud van deze
masterproef geen inbreuk uitmaakt op of aanleiding kan geven tot inbreuken op de rechten van derden.
Universiteit
Gent,
haar
werknemers
of
studenten
aanvaarden
geen
aansprakelijkheid
of
verantwoordelijkheid voor enig gebruik dat door iemand anders wordt gemaakt van de inhoud van de
masterproef, noch voor enig vertrouwen dat wordt gesteld in een advies of informatie vervat in de
masterproef.
UNIVERSITEIT GENT
FACULTEIT DIERGENEESKUNDE
Academiejaar 2013 - 2014
DE ROL VAN INDOXYL SULFAAT IN CHRONISCH NIERLIJDEN BIJ OUDE HONDEN
door
Alexia VAN CLEVEN
Promotor: Prof. Dr. Ducatelle
Literatuurstudie in het kader
van de Masterproef
© 2014 Alexia Van Cleven
Voorwoord
Eerst en vooral wil ik mijn promotor professor Ducatelle bedanken om me te begeleiden tijdens het maken
van deze masterproef. Bedankt voor uw tijd en moeite. Ook bedank ik graag mijn familie en vrienden om
me te steunen en mijn masterproef ettelijke keren na te lezen.
Inhoudsopgave
VOORBLAD
TITELBLAD
VOORWOORD
INHOUDSOPGAVE
SAMENVATTING......................................................................................................................................p. 1
INLEIDING.................................................................................................................................................p. 2
LITERATUURSTUDIE...............................................................................................................................p. 3
1. Chronisch nierlijden...............................................................................................................................p. 3
2. Van tryptofaan naar indoxyl sulfaat.......................................................................................................p. 8
2.1. Het colon.............................................................................................................................................p. 9
2.2. De lever............................................................................................................................................p. 10
2.3. De nier..............................................................................................................................................p. 10
3. Nefrotoxiciteit.......................................................................................................................................p. 11
4. Indoxyl sulfaat als uremische retentiemolecule...................................................................................p. 15
5. Rol in de progressie van chronisch nierlijden......................................................................................p. 15
6. Preventie en behandeling....................................................................................................................p. 18
6.1. Proteïne restrictie..............................................................................................................................p. 18
6.2. Probiotica en prebiotica....................................................................................................................p. 18
6.3. Orale absorberende stof: AST-120...................................................................................................p. 19
BESPREKING.........................................................................................................................................p. 20
REFERENTIELIJST.................................................................................................................................p. 22
Samenvatting en trefwoorden
In uremische patiënten die leiden aan een chronische nierziekte zullen uremische retentiemoleculen zoals
indoxyl sulfaat in hogere concentraties aanwezig zijn. Indoxyl sulfaat wordt gevormd uit het diëtaire
tryptofaan. Tryptofaan wordt omgezet tot indol door tryptofanase positieve bacteriën. Indol wordt
geabsorbeerd in het bloed en in de lever geoxideerd en gesulfateerd tot indoxyl sulfaat. De verhoogde
concentratievan indoxyl sulfaat zorgt voor een verhoogde opname van door de organische anion
transporters 1 en 3 in de proximale tubuluscelllen. Hier verstoort indoxyl sulfaat anti-oxidatieve systemen
en induceert vrije radicalen vorming, wat leidt tot tubulaire celschade. Door de celschade worden er drie
mechanismen in werking gezet die niet noodzakelijk een chronologische volgorde bezitten. Als eerste
zullen de beschadigde tubuluscellen transforming growth factor ß1 produceren samen met nog andere
chemokines. Dit induceert een epitheliale naar mesenchymale transitie waardoor fibrose van de nier
verkregen wordt. Als tweede induceren de vrije radicalen een activatie van NFκB. Het derde mechanisme
is een activatie van p53. Deze drie mechanismen leiden uiteindelijk tot interstitiële fibrose en tubulaire
celschade. Zo gaat de progressie van chronisch nierlijden verder. Proteïne restrictie, prebiotica, probiotica
en de orale absorberende stof AST-120 zijn behandelingsopties.
Keywords: indoxyl sulphate - chronic kidney disease - glomerulonephritis - uremic retention
molecules.
1
Inleiding
Chronisch nierlijden is een belangrijke aandoening bij oude honden. Zowel Pomeroy en
Robertson (2004) als Smets et al. (2010) hebben aangetoond dat de prevalentie van chronisch nierlijden
toeneemt naarmate de dieren ouder worden. Boven de leeftijd van tien jaar is de prevalentie bij honden
15% ( Smets et al., 2010). In de gehele populatie honden ligt de prevalentie tussen 0,5 - 1,5% (Brown et
al., 2007).
Polzin (2011) en O’ Neill et al. (2013) stellen de definitie van chronisch nierlijden als volgt: “Het
voorkomen van een structurele of functionele afwijking in één of beide nieren waarbij de afwijkingen reeds
voor een langere tijd aanwezig zijn, drie maanden of meer.” Deze afwijkingen omvatten onder andere
interstitiële fibrosis, glomerulosclerosis, interstitiële inflammatie en renale cysten (Pomeroy en Robertson,
2004). Uiteindelijk resulteren de structurele of functionele afwijkingen in het verlies van functionerende
nefronen (Polzin, 2011).
In de literatuur is er al heel wat te vinden over risicofactoren geassocieerd met chronisch
nierlijden. Obesitas, ouderdom, hypertensie en diabetes mellitus zijn enkele voorbeelden. Tot op heden
wordt er verder gezocht naar het belang van een aantal factoren, zoals uremische retentiemolecules. Veel
van die retentiemolecules zijn onderzocht waarbij momenteel indoxyl sulfaat en p-cresol als belangrijkste
naar voren komen (Rossi et al., 2013). Chronisch nierlijden is een progressieve aandoening die niet te
genezen valt. Wanneer de factoren gekend zijn die de progressie versnellen, kunnen er manieren gezocht
worden om in te grijpen en de progressie alsnog te vertragen (Polzin, 2011). Hier in deze masterproef
wordt de rol van indoxyl sulfaat in de progressie van chronisch nierlijden uitgediept.
2
Literatuurstudie
1. CHRONISCH NIERLIJDEN
Chronisch nierlijden wordt kort besproken om een kader te schetsen voor het eigenlijke
onderwerp, indoxyl sulfaat.
Chew et al. (2010) schuiven een aantal oorzaken voor chronisch nierlijden naar voor: idiopathisch,
chronische tubulointerstitiële nefritis, chronische pyelonefritis, chronische glomerulonefritis, amyloïdose,
polycysteuze nierziekte, hypercalcemische nefropathie, chronische obstructieve nefropathie, progressie
uit acuut nierlijden, chronische toxiciteit, primaire systemische hypertensie en neoplasie. Meestal wordt er
geen onderliggende oorzaak gevonden (Chew et al., 2010). Bij het vinden van een oorzaak wordt
chronische glomerulonefritis en chronische tubulointerstitiële nefritis het meest gezien (Robertson, 2001).
In verschillende mechanismen die verder uitgelegd worden, wordt vertrokken van een glomerulair
letsel. Daarom wordt beknopt uitgelegd hoe er tot een glomerulair letsel gekomen wordt. De meest
voorkomende oorzaak om tot een glomerulair letsel te komen is door het neerslaan van
immuuncomplexen in de glomerulaire capillairen. Deze complexen kunnen komen van antistof-antigeen
complexen die circuleren in het bloed of ze kunnen ter plaatse in de glomerulus gevormd worden. Het
eindresultaat van de neergeslagen immuuncomplexen is sclerose en hyalinisatie van de glomerulus met
verminderde nierfunctie tot gevolg
(Grauer et al., 2000; Grauer. 2005). Canine adenovirus type I,
bacteriële endocarditis, Leishmania, pyometra, pancreatitis, hepatitis en systemische lupus erythematosus
zijn enkele ziekten die geassocieerd zijn met het neerslaan van immuuncomplexen in de glomerulaire
capillairen (Grauer, 2005). Naast het voorkomen van immuuncomplexen kunnen ook morfologische
afwijkingen ( zoals een neoplasie van de nier ), haemodynamische afwijkingen ( zoals intraglomerulaire
hypertensie ) of afzetting van amyloïd leiden tot een glomerulair letsel (Grauer, 2005).
Polzin (2011) stelt dat eens het aantal nog werkende nefronen onder een bepaalde grens komen
het verlies van nefronen zal blijven doorgaan. De initiële oorzaak hoeft op dit moment al niet meer
aanwezig te zijn. Dit progressief verergeren van nierlijden verloopt meestal traag waardoor de patiënt
vaak nog een aantal maanden tot jaren kan leven. De nier probeert het verlies van nefronen te
compenseren door de nog resterende werkende nefronen beter te laten functioneren. Door hypertrofie
van cellulaire componenten van de nefronen verhoogt het glomerulair volume, de tubulaire diameter en
tubulaire lengte (Finco et al., 1999). Maar doordat de nefronen nu op een hoger niveau presteren, gaan ze
sneller aftakelen. Op korte termijn zijn de compensatiemechanismen gunstig, maar op lange termijn
dragen ze bij tot verlies van nefronen (Polzin, 2011). Deze vicieuze cirkel wordt de spontane progressie
van chronisch nierlijden genoemd (Polzin, 2011).
3
Harris en Neilson (2006) hebben een artikel opgesteld waarin de pathofysiologie van de
progressie wordt uitgelegd. Ze hanteren een cascadesysteem met zes stappen waar vertrokken wordt van
een chronisch glomerulair letsel ( figuur 1 ). In een eerste stap zal een glomerulair letsel resulteren in een
verhoogde glomerulaire capillaire druk waardoor de glomerulaire filtratie snelheid van één nefron zal
toenemen. De glomerulaire filtratie snelheid wordt gedefinieerd als het volume ultrafiltraat geproduceerd
door glomerulaire filtratie per tijdseenheid. Het wordt als indicator voor de nierfunctie gebruikt (Polzin,
2011). Echter de verhoogde druk veroorzaakt schade aan de glomerulaire cellen. Als compensatie zal het
oppervlak van de glomerulus toenemen. De podocyten zullen hypertrofiëren, maar niet in gelijke mate met
de hypertrofie van andere componenten van de glomerulus. Hierdoor is er een relatief verlies aan
podocyten waardoor de integriteit van de glomerulaire filtratie barrière verstoord is. Door het verlies in
integriteit zullen proteïnen in de urine verschijnen en wordt er gesproken van proteïnurie (Polzin, 2011).
De tweede stap omvat cytokine activatie door de proteïnurie en een verhoogde angiotensine II vorming.
Ter hoogte van de proximale tubuli zullen de proteïnen accumuleren en opgenomen worden door de
tubulaire cellen. De cascade van intracellulaire gebeurtenissen leidt tot tubulointerstitiële schade, vorming
en aantrekken van cytokines (Polzin, 2011). De derde stap omvat de effecten van de cytokines en
chemokines. Er is influx van interstitiële neutrofielen die snel vervangen worden door de influx van
macrofagen en T lymfocyten (Harris en Neilson, 2006). In een vierde stap treedt er een immuunreactie op
met T lymfocyten en macrofagen wat resulteert in interstitiële nefritis. Stap vijf houdt in dat de tubulaire
epitheelcellen loskomen van de basale membraan. Ze ondergaan een epitheliale naar mesenchymale
transitie en worden fibroblasten. In stap zes gaan de fibroblasten migreren, prolifereren en een collageen
matrix vormen. Finaal is er fibrose van de nier met een gedaalde glomerulaire filtratie snelheid (Harris en
Neilson, 2006).
Hoewel Harris en Neilson (2006) dit zestappenplan voorstellen, benadrukt de onderzoeker
Youhua (2006) dat renale fibrose een dynamisch gegeven is waar vele gebeurtenissen gelijktijdig
plaatsvinden. Deze onderzoeker stelt ook dat renale fibrose zowel glomerulaire sclerose als tubulointerstitiële fibrose bevat. De pathofysiologie van glomerulaire sclerose wordt niet uitgelegd in Harris en
Neilson (2006) hun onderzoek. In de pathofysiologie is epitheliale naar mesenchymale transitie een
belangrijke component die verderop wordt uitgelegd. De onderzoeker Nahas (1996) stelt dat er twee
wegen zijn om tot glomerulosclerose te komen. Het intrinsiek reactiepad bevat de interactie tussen de
glomerulaire cellen en infiltrerende cellen na een initiëel letsel ( zoals het neerslaan van
immuuncomplexen ). Deze twee groepen cellen produceren groeifactoren, cytokines en chemokines. De
moleculen zullen leiden tot proliferatie van mesenchymale cellen en de productie van extracellulaire matrix
componenten door de glomerulaire cellen. Het extrinsiek reactiepad bevat de bijdrage van de gevormde
fibroblasten ter hoogte van de tubulus. De fibroblasten die nieuwe eigenschappen bezitten om te migreren
en prolifereren zullen de glomeruli infiltreren. Ook hier zullen ze een extracellulaire matrix vormen en
fibrose veroorzaken.
4
De klinische symptomen van chronisch nierlijden hangen af van het stadium van de nierziekte.
Enkele voorkomende symptomen zijn polyurie/polydipsie, verminderde eetlust, braken, gewichtsverlies,
ulceratieve stomatitis, anemie, halithose, hypertensie, renale secundaire hyperparathyroidisme en
metabole acidose (McGrotty, 2008).
Uremische retentie moleculen zullen accumuleren in het bloed van patiënten met een verstoorde
nierfunctie. Ze worden een uremisch toxine genoemd wanneer ze invloed hebben op biochemische of
fysiologische functies. De classificatie van de uremische retentie moleculen berust op hoe ze zich
gedragen gedurende dialyse (Vanholder et al., 2003; Polzin, 2011). Zo onderscheiden Vanholder et al.
(2003) drie grote groepen ( tabel 1 ) : kleine wateroplosbare moleculen, proteïne gebonden moleculen en
grotere moleculen met een moleculair gewicht groter dan 500 Da. In de groep van kleine, wateroplosbare
moleculen zit onder andere creatinine en ureum. De groep van de proteïne gebonden moleculen bevat de
phenolen, indolen en homocysteïne. De molecule indoxyl sulfaat, die in deze masterproef wordt
besproken, wordt hierin ondergebracht. P-cresol die gelijkenissen vertoont met indoxyl sulfaat wordt ook
in deze tweede categorie ingedeeld (Meijers en Evenepoel, 2011). Ondermeer het ß2 microglobuline zit in
de derde groep bij de grotere moleculen. Evenepoel et al. (2009) brengen een alternatieve manier van
indeling naar voor. Uremische retentie moleculen kunnen ook ingedeeld worden naargelang hun
herkomst. Zo worden endogene metabolisatie, exogene inname en microbiële metabolisatie
onderscheiden. Indoxyl sulfaat wordt in de laatste groep ingedeeld. Het is namelijk afkomstig van
bacteriële metabolisatie in het colon.
5
Figuur 1 PATHOFYSIOLOGIE VAN DE PROGRESSIE VAN CHRONISCH NIERLIJDEN.
Naar Harris en Neilson ( 2006 ). In een eerste stap zal een glomerulair letsel resulteren in een verhoogde
glomerulaire capillaire druk. Waardoor de glomerulatie snelheid van één nefron zal toenemen en er
proteïnurie optreedt. De glomerulaire filtratie snelheid wordt gedefinieerd als het volume ultrafiltraat
geproduceerd door glomerulaire filtratie per tijdseenheid. Het wordt als indicator voor de nierfunctie
gebruikt (Polzin, 2011). De tweede stap omvat cytokine activatie door de proteïnurie en een verhoogde
angiotensine II vorming. Ter hoogte van de proximale tubuli zullen de proteïnen accumuleren en
opgenomen worden door de tubulaire cellen. De cascade van intracellulaire gebeurtenissen leidt tot
tubulointerstitiële schade, vorming en aantrekken van cytokines (Polzin, 2011). De cytokines trekken
interstitiële mononucleaire cellen aan. De derde stap omvat de effecten van de cytokines en chemokines.
In een vierde stap treedt er een immuunreactie op met T-lymfocyten en macrofagen wat resulteert in
interstitiële nefritis. Stap vijf houdt in dat de tubulaire epitheelcellen loskomen van de basale membraan.
Ze ondergaan een epitheliale naar mesenchymale transitie en worden fibroblasten. In stap zes gaan de
fibroblasten migreren, prolifereren en een collageen matrix vormen. Finaal is er fibrose van de nier (Harris
en Neilson 2006).
6
Tabel 1. CLASSIFICATIE VAN UREMISCHE RETENTIEMOLECULEN
Naar Bartges en Polzin (2011). Er wordt een overzicht gegeven van enkele uremische retentiemoleculen
die geclassificeerd worden in drie grote groepen.
Molecule
Groep
Water-oplosbare laag-moleculair gewicht moleculen
ADMA ( asymetrisch dimethylarginine )
ß lipoproteïne
Creatinine
Guanidine
Hypoxanthine
Malondialdehyde
Methylguanidine
Osteoprotegerin (OPG)
Oxalaat
SDMA (symmetrisch dimethylarginine)
Ureum
Urinezuur
Xanthine
Proteïn-gebonden moleculen
Furaan propionzuur
Hippuurzuur
Homocysteïne
Indol-3-azijnzuur
Indoxyl sulfaat
N-carboxymethyllysine
p-cresol
Pentosidine
Quinoline zuur
Spermidine
Guanidines
Peptiden
Guanidines
guanidines
Purines
Guanidines
Guanidines
Purines
Purines
Hippuraten
Indolen
Indolen
Advanced glycation end products
Phenolen
Advanced glycation end products
Indolen
Polyamines
Grotere moleculen
Adrenomeduline
ß2 microglobuline
Complement factor D
Cystatine C
Endotheline
Interleukine 1-ß
Interleukine 6
Leptine
Parathyroïd hormoon
Retinol bindend proteïne
TNFα
Peptiden
Peptiden
Peptiden
Peptiden
Cytokines
Cytokines
Peptiden
Peptiden
Peptiden
Cytokines
7
2. VAN TRYPTOFAAN NAAR INDOXYL SULFAAT
De onderzoeker Niwa (2010) geeft een overzicht van de omzetting van tryptofaan naar indoxyl
sulfaat (figuur 2). Diëtair tryptofaan die zich in het colon bevindt, kan omgezet worden tot indol door het
enzyme tryptofanase. Dit enzyme is afkomstig van intestinale bacteriën. Indol wordt geabsorbeerd in het
bloed en bereikt via de portale circulatie de lever. Indol ondergaat daar een oxidatie tot indoxyl en een
sulfatie wat resulteert in indoxyl sulfaat. Bij patiënten met een normale nierfunctie wordt indoxyl sulfaat
finaal geëxcreteerd via de nier. Bij patiënten met chronisch nierlijden is de renale klaring vermindert en is
er een verhoogde vorming van indol ter hoogte van de darm waardoor de concentratie van indoxyl sulfaat
in het bloed zal stijgen (Rossi et al. 2013).
Figuur 2 OMZETTING VAN TRYPTOFAAN NAAR INDOXYLSULFAAT.
Naar Niwa (2010). Wanneer tryptofaan het colon bereikt, wordt het door tryptofanase, een enzyme van
bacteriële oorsprong, omgezet naar indol. Deze molecule zal opgenomen worden in het bloed en via de
portale circulatie in de lever terecht komen. Indol wordt in de lever omgezet tot indoxyl sulfaat. Dit wordt bij
honden met een normale nierfunctie geëxcreteerd via de nier.
8
2.1. HET COLON
In het colon van gezonde honden komen voornamelijk Streptococcus, Bifidobacterium,
Lactobacillus, Bacteroides en Clostridium voor. Dit microbieël ecosysteem is in honden redelijk stabiel
doorheen de tijd (Vanhoutte et al., 2005). Deze bacteriën staan in voor de fermentatie van koolhydraten
en proteïnen die niet in de dunne darm opgenomen zijn. Waterstof, methaan en kortketenige vetzuren
zoals acetaat, butyraat en propionaat zijn eindproducten van koolhydraten fermentatie. Deze moleculen
worden gezien als een voordeel voor het dier. Butyraat bijvoorbeeld wordt aangewend als energiebron
voor het epitheel van de dikke darm. Fermentatie van proteïnen wordt putrefactie genoemd en resulteert
in de vorming van kortketenige vetzuren, vertakte vetzuren, ammoniak, amines, fenolen en indolen
(Evenepoel et al., 2009; Patel et al., 2012; Windey et al., 2012)
Sommige bacteriële species zullen eerder koolhydraten fermenteren terwijl andere proteïnen
fermenteren. Welke bacteriële groep in de meerderheid is, wordt voornamelijk bepaald door de
verhouding van de aanvoer van koolhydraten en stikstof, de koolhydraten/stikstof ratio (Evenepoel et al.,
2009; Meijers en Evenepoel, 2011). Koolhydraten die niet verteerd worden in de dunne darm, waaronder
de vezels, komen terecht in de dikke darm (Patel et al., 2012). Stikstof komt van drie bronnen: van
voedingseiwitten die niet verteerd werden in de dunne darm, endogene proteïnen en ureum dat
gediffundeerd is uit het bloed naar de darm. Wat er gebeurt met de proteïnen in de dikke darm hangt af
van de hoeveelheid energie die voorhanden is. Indien de koolhydraten/stikstof ratio positief is, zal stikstof
dat afkomstig is van de proteïnen in de microbiële massa ingebouwd worden. Wanneer er een tekort is
aan koolhydraten in het colon, zullen de proteïnen putrefactie ondergaan (Evenepoel et al., 2009). Naast
leeftijd, medicatie, lokale immuniteit en pH van het darm lumen heeft de colon transit tijd ook een invloed
op het fermentatieproces van proteïnen (Oufir et al., 1996; Evenepoel et al., 2009).
Veel onderzoekers (Demoss en Moser, 1969; Evenepoel et al., 2009; Niwa, 2010; Meijers en
Evenepoel, 2011; Meyer en Hostetter, 2012) stellen dat wanneer tryptofaan gefermenteerd wordt door
Escherichia coli, Proteus vulgaris en Bacteroides spp het eindproduct indol is.
In uremische patiënten is er een grotere omzetting van tryptofaan naar indol, wat leidt tot
verhoogde plasma indoxyl sulfaat concentraties (Takayama et al., 2003; Evenepoel et al., 2009). Redenen
hiervoor worden vooropgesteld in studies uitgevoerd bij chronische nierziekte patiënten die hemodialyse
ondergaan. Kalantar-Zadeh et al. (2003) stellen dat deze mensen een verminderde opname van diëtaire
vezels hebben. Zo daalt de koolhydraten/proteïnen ratio en dit leidt dan tot een verhoogde putrefactie van
proteïnen. In de studie van Evenepoel et al. (2009) blijkt er ook een verschil te zijn in de opname van
diëtaire vezels. Hun hypothese is dat de hemodialyse patiënten slechts een bepaalde hoeveelheid kalium
mogen innemen. Om de limiet van kalium opname niet te overschrijden, eten ze minder fruit en groenten.
Dit leidt op zijn beurt tot een verminderde opname van vezels. Een verlengde colon transit tijd in
chronische nierziektepatiënten is een tweede reden voor de verhoogde hoeveelheid indol in het
9
darmlumen ( Evenepoel et al., 2009). Bammens et al. (2003) geven als derde reden dat in uremische
patiënten zowel de vertering en absorptie van eiwit in de dunne darm als de inbouw van proteïnen in de
microbiële massa in de dikke darm verminderd is. Zo is de koolhydraten/proteïnen ratio in de dikke darm
sterk gedaald en wordt er meer indol als eindproduct gegenereerd. De laatste reden zijn de verhoogde
plasma ureum en creatinine spiegels (Takayama et al., 2003). Deze stikstofhoudende componenten
diffunderen in het darmlumen en veranderen daar de compositie van de microbiële darmflora in het
voordeel van de tryptofanase producerende bacteriën.
2.2. DE LEVER
Indol komt via de portale circulatie aan in de lever en is daar onderhevig aan leverenzymes.
Banoglu et al. (2001) bewijzen dat indol tot indoxyl (3-hydroxyindole) geoxideerd wordt door het
cytochroom P 450 2E1 (CYP2E1) . Dit leverenzyme is een fase I detoxificatie enzyme en is terug te
vinden in de lever, nieren, long en lymfocyten. Na de oxidatie wordt indoxyl omgezet tot indoxyl sulfaat
door een fenol sulfotransferase enzyme. De donor voor sulfaatgroepen is 3’-fosfoadenosine 5’-fosfosulfaat
(PAPS) (Sekura en Jakoby, 1979; Banoglu en King, 2002).
2.3. DE NIER
Indoxyl sulfaat is in de bloedbaan gebonden aan albumine en bereikt zo de nier (Niwa, 2010;
Viaene et al., 2013). Viaene et al. (2013) hebben uitgebreid onderzoek gedaan naar de binding aan
albumine. Er zijn twee bindingsplaatsen op albumine die van belang zijn voor de uremische
retentiemolecule: een hoge affiniteitsplaats en een lage affiniteitsplaats. Sakai et al. (1995) en Ghuman et
al. (2005) stellen dat die hoge affiniteitsplaats de site II op humaan serum albumine is. Indoxyl sulfaat zal
bij gezonde mensen voor 99% gebonden zijn aan albumine (Rossi et al. 2013). Terwijl bij uremische
concentraties (ongeveer 100 – 200 µM) indoxyl sulfaat voor 90% gebonden zijn aan die hoge
affiniteitsplaats (Sakai et al., 1995; Ghuman et al., 2005). Dit komt omdat de concentratie van indoxyl
sulfaat verhoogt bij uremische patiënten waardoor er saturatie van het albumine optreedt en er een
grotere vrije fractie ontstaat (Rossi et al. 2013). Enkele redenen voor een verhoogde indoxyl sulfaat
concentratie in het bloed bij uremische patïenten werden hogerop gegeven (verminderde opname van
diëtaire vezels, verlengde colon transit tijd, verminderde vertering van eiwit in de dunne darm en
diffunderende stikstofhoudende componenten van het bloed naar de darm). Naast een verhoogde indol
vorming, zorgt de verminderde renale klaring ook voor een verhoogde indoxyl sulfaat concentratie (Rossi
et al. 2013). Een ander uremisch toxine, p-cresol, treedt in competitie voor de bindingsplaats. Verhoogde
binding van p-cresol op site II resulteert in verhoogde vrije serumconcentraties van indoxyl sulfaat (Meijers
et al., 2009).
Door de binding op albumine wordt het uremisch toxine voornamelijk uitgescheiden via tubulaire
secretie en slechts deels via glomerulaire filtratie (Niwa, 2010). Verschillende onderzoekers bewijzen dat
indoxyl sulfaat opgenomen wordt in de proximale tubulus cel van de nier via organische anion transporters
10
(Deguchi et al., 2002; Enomoto et al., 2002; Enomoto et al., 2003; Niwa, 2010.). Organic anion transporter
1 (OAT1) en organic anion transporter 3 (OAT3) zijn verantwoordelijk voor de opname van indoxyl sulfaat
aan de basolaterale zijde van de proximale tubuluscellen. OAT3 is zowel te vinden in het S1, S2 en S3
segment van de proximale tubulus (Cha et al., 2001; Enomoto et al., 2002). OAT1 is slechts te vinden in
het S2 segment (Hosoyamada et al., 1999; Enomoto et al., 2002). Enomoto et al. (2003) stellen ook dat
de expressie van OAT3 en OAT1 toeneemt wanneer de functionele nefron massa afneemt. Organic anion
transporter 4 (OAT4) bevindt zich aan de apicale zijde van de proximale tubuluscellen en is
verantwoordelijk voor de efflux van indoxyl sulfaat ( Enomoto et al., 2003).
Figuur 3 GRAFISCHE VOORSTELLING VAN DE OMZETTING VAN TRYPTOFAAN TOT INDOXYL
SULFAAT
Uit Banoglu et al. (2001) Wanneer indol in de lever terecht komt, wordt het geoxideerd tot indoxyl (3hydroxyindol). Dit tussenproduct wordt uiteindelijk gesulfateerd tot indoxyl sulfaat.
3. NEFROTOXICITEIT
In dit hoofdstuk worden verschillende mechanismen uitgelegd die de nefrotoxiciteit van indoxyl
sulfaat verklaren. In een eerste mechanisme staat de beschadiging van proximale tubuluscellen centraal.
Een tweede mechanisme gaat over de activatie van NFκB en in een derde mechanisme wordt het belang
van p53 aangetoond.
Bij uremische patiënten accumuleert indoxyl sulfaat in hoge concentraties in de OAT1 en OAT3
bevattende proximale tubuluscellen ( Taki et al., 2006 ). Deze accumulatie leidt tot de vorming van vrije
radicalen en verlaagt de activiteit van de superoxide scavenging activity ( Owada et al., 2007; Niwa,
2010). Het superoxide anion radicaal en zijn metabolieten
zijn goed gekende reactieve
zuurstofverbindingen (reactive oxygen species, ROS). Deze vrije radicalen worden in normale
11
omstandigheden omgezet tot minder schadelijke verbindingen. Het superoxide dismutase metaboliseert
de vrije radicalen tot waterstofperoxide. Katalase of glutathion peroxidase zetten waterstofperoxide om in
water en zuurstof. Naast bovenstaande reactie zijn er nog mechanismen in een cel om reactieve
zuurstofverbindingen onschadelijk te maken. Wanneer indoxyl sulfaat deze anti-oxidatieve systemen
verstoort en vrije radicalen vorming induceert, komt het tot tubulaire celschade ( Mruk et al., 2002; Owada
et al., 2007).
De beschadigde tubuluscellen produceren transforming growth factor ß1 (TGF-ß1) en de
volgende chemokines: intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), monocyte chemoattractant protein-1
(MCP-1), osteopontine en endotheline-1 (ET-1). De chemokines stimuleren de infiltratie van macrofagen.
Deze macrofagen zullen ook TGF-ß1 produceren. TGF-ß1 stimuleert de productie van tissue inhibitor of
metalloproteinase 1 (TIMP-1) en collageen. TGF-ß1 induceert daarnaast een epitheliale naar
mesenchymale transitie. Tubuluscellen worden zo omgezet tot myofibroblasten (Miyazaki et al., 1997;
Niwa, 2010; Shimizu et al., 2012). Deze myofibroblasten zullen onder andere proliferen en matrix vormen
(Youhua, 2004). Dit alles leidt tot fibrose van de nier (Miyazaki et al., 1997; Niwa, 2010; Shimizu et al.,
2012) ( figuur 4).
Bovenstaand mechanisme beschreven door de onderzoeker Niwa sluit aan bij de pathofysiologie
van de progressie van chronisch nierlijden beschreven door Harris en Neilson in 2006. In hun
cascadesysteem van zes stappen is proteïnurie voorgesteld als stap één en het aantrekken van
chemokines en cytokines (met onder andere TGF-ß1) stap twee. Indoxyl sulfaat sluit dus aan bij stap
twee. Ook de onderzoekers Eddy et al. (1995) benadrukken de centrale rol van TGF-ß1 in de
pathofysiologie van chronisch nierlijden. Indoxyl sulfaat induceert dus een aanvullende vorming van TGFß1 naast de algemene mechanismen.
De centrale rol van TGF-ß1 in de epitheliale naar mesenchymale overgang wordt nader toegelicht
door de onderzoeker Youhua (2004). Deze onderzoeker stelt een stapsgewijze benadering voor.
Epitheliale tubulaire cellen zijn via verschillende adhesiemechanismen aan naastliggende cellen
verbonden. E-cadherine en ZO-1 zijn molecules die een rol in de adhesie van tubulaire epitheelcellen. In
een eerste stap zal TGF-ß1 de expressie van deze molecules onderdrukken. Dit leidt tot de destabilisatie
van het epitheel en zullen de epitheelcellen dissociëren van de elkaar. In een tweede stap is er de novo
synthese van α-smooth muscle actin (αSMA) in de losgekomen epitheelcellen. Hiernaast zal ook het
actine skelet gereorganiseerd worden. Deze twee veranderingen leiden tot de mogelijkheid om te kunnen
migreren, invaderen en contraheren. In een derde stap is er een verhoogde expressie van MMP-2 en
MMP-9 die type IV collageen en laminine afbreken. Zo verliest de basaal membraan zijn integriteit. In een
laatste stap zullen de gemodificeerde epitheliale cellen ( die nu myofibroblasten genoemd worden )
migreren naar het interstitieel compartiment.
12
Figuur 4 NEFROTOXICITEIT VAN INDOXYL SULFAAT
Uit Niwa (2010). Indoxyl sulfaat wordt opgenomen in de proximale tubuluscellen van de nier door OAT1
en OAT3. Bij uremische patiënten accumuleren ze tot hoge concentraties. In de cel induceert indoxyl
sulfaat de vorming van vrije radicalen en interfereert met anti-oxidatieve mechanismen. Dit leidt tot schade
van de proximale tubuluscellen. De beschadigde cel produceert TGF-ß1 en de volgende chemokines:
ICAM-1, MCP-1, ET-1 en osteopontine. Deze chemokines stimuleren de infiltratie van macrofagen. De
macrofagen zullen op hun beurt ook TGF-ß1 produceren. TGF-ß1 stimuleert de productie van TIMP-1 en
collageen. TGF-ß1 induceert daarnaast een epitheliale naar mesenchymale transitie van de tubuluscellen.
Tubuluscellen worden zo omgezet tot myofibroblasten. Dit alles leidt tot fibrose van de nier
Een tweede gevolg van het verhoogd voorkomen van vrije radicalen in de proximale tubuluscellen
is de activatie van NFκB (Rerolle et al., 2000; Motojima et al., 2003). Renale fibrose is het resultaat van
accumulatie van extracellulaire matrix. Deze matrix bestaat uit fibronectine, laminine, proteoglycanen en
collageen. Het wordt gevormd door fibroblasten die in grote aantallen ontstaan in het geval van nierlijden.
NFκB verhoogt de expressie van plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1). Deze molecule inhibeert
het plasminogen activation system (PAS) , een systeem dat extracellulaire matrix afbreekt. De verhoogde
accumulatie van extracellulaire matrix is dus het resultaat van een te grote vorming en een te geringe
afbraak (Rerolle et al., 2000; Motojima et al., 2003).
13
Shimizu et al. (2010) beschrijven een derde gevolg van het verhoogd voorkomen van reactieve
zuurstofverbindingen ( figuur 5 ). Deze reactieve zuurstofverbindingen leiden tot de activatie van p53, een
activator van cellulaire veroudering. P53 expressie leidt tot verhoogde expressie van α-smooth muscle
actin (α-SMA, een merker van fibrose) en senescence-associated ß- galactosidase (SA ß-gal, een merker
van cellulaire veroudering) en remt de cellulaire proliferatie af.
Figuur 5
p53 SPEELT EEN ROL IN DE PROGRESSIE VAN CHRONISCH NIERLIJDEN
Uit Shimizu et al. (2010). Indoxyl sulfaat accumuleert in de proximale tubuluscellen van uremische
patiënten. Dit leidt tot het ontstaan van reactieve zuurstofverbindingen die op hun beurt p53 activeren. p53
activeert α-SMA en SA ß-gal wat respectievelijk leidt tot fibrose en celveroudering. Ook zal p53 de cel
proliferatie remmen. Dit alles leidt tot verdere progressie van chronisch nierlijden.
14
4. INDOXYL SULFAAT ALS UREMISCHE RETENTIEMOLECULE
In deze masterproef ligt de nadruk op het effect van indoxyl sulfaat op de nier, toch zal er beknopt
ingegaan worden op andere effecten van indoxyl sulfaat.
Dou et al. (2004) tonen aan dat indoxyl sulfaat verantwoordelijk is voor een vertraagde
wondheling. Deze onderzoeksgroep bewijst ook dat indoxyl sulfaat de endotheliale proliferatie verhindert.
Het gaat hier om een in vitro experiment waarbij ze endotheliale cellen van humane umbilicale venen
incuberen met verschillende uremische retentiemolecules. Daarnaast kan indoxyl sulfaat calcificatie van
de aorta induceren (Adijjiang et al., 2008). De onderzoekers gebruiken hypertensieve ratten als
onderzoeksgroep.
Naast de nefrotoxiciteit en toxiciteit op het vasculair stelsel heeft indoxyl sulfaat ook een effect op
osteoblasten (Nii-Kono et al., 2007). Zij stellen dat indoxyl sulfaat accumuleert in de osteoblasten bij
uremische patiënten. Dit heeft als eerste effect oxidatieve stress en finaal een verminderde osteoblasten
functie. Als tweede zal door de accumulatie van indoxyl sulfaat de expressie van de parathyroid hormoon
(PTH) receptor verminderen. Er wordt verondersteld dat deze effecten meespelen in resistentie van bot
tegen PTH in chronische nierziekte patiënten. Deze resistentie wordt gedefinieerd als een verminderde
celdeling van bot bij normale PTH concentraties (Nii-Kono et al., 2007).
5. ROL IN DE PROGRESSIE VAN CHRONISCH NIERLIJDEN
De onderzoekers Niwa et al. tonen in 1994 aan dat de serum concentratie en urine concentratie
van indoxyl sulfaat verhoogt wanneer je tryptofaan rechtstreeks in de dikke darm toedient.
Deze
rechtstreekse toediening demonstreert de productie van indoxyl sulfaat uit tryptofaan. Daarnaast dienen
ze ook indol toe aan ratten. De effecten van toediening van indol aan 5/6de genefrectomiseerde ratten is
als volgt: verhoogde serum creatinine concentratie, verhoogde BUN (blood urea nitrogen) en verlaagde
creatinineklaring. In deze studie wordt glomerulaire sclerose gebruikt om de achteruitgang van de nier aan
te tonen. Ze definiëren sclerose als “Ineenzakken en/of destructie van de glomerulus gepaard met de
aanwezigheid van hyalien materiaal, toegenomen mesangiale matrix en/of adhesies van de glomerulus
met Bowman’s kapsel (Niwa et al., 1994).” In dit experiment is na toedienen van indol het percentage van
gemiddelde tot erge sclerose significant toegenomen. Ook is de interstitiële fibrose en tubulaire schade
toegenomen.
Meer recent stelt de onderzoeker Niwa (2010) de proteïne metabolieten theorie voor. Het begint
met een initieel letsel in de nier die leidt tot een verlies aan nefronen. Op een gegeven moment zullen
endogene proteïne metabolieten zoals indoxyl sulfaat accumuleren in de proximale tubuluscellen. De
genen expressie van verschillende chemokines verhoogt, macrofagen infiltreren en fibrose wordt
geïnduceerd. Dit zorgt voor verder verlies van functionele nefronen. Hierdoor zal indoxyl sulfaat nog meer
accumuleren en nog meer leiden tot verlies van nefronen. Het is een viscieuze cirkel.
15
16
Figuur 6 DE ROL VAN INDOXYL SULFAAT IN DE PROGRESSIE VAN CHRONISCH NIERLIJDEN
Naar Rossi et al. (2013). Deze figuur geeft een overzicht weer hoe indoxyl sulfaat leidt tot een verdere
progressie van chronisch nierlijden bij uremische patiënten ( voor de details zie het betreffende hoofdstuk ).
In uremische patïenten leidt een verhoogde colon transit tijd, een verminderde opname van diëtaire vezels,
een verminderde vertering van eiwit in de dunne darm en een verhoogde diffusie van stikstofhoudende
componenten van het bloed naar de darm voor een verhoogde concentratie van indoxyl sulfaat in het bloed
(Takayama et al., 2003; Evenepoel et al., 2009). Ter hoogte van de nier zorgt een gedaalde urinaire
excretie eveneens voor een verhoogde indoxyl sulfaat concentratie (Rossi et al. 2013). Deze verhoogde
concentratie zorgt voor een verhoogde opname van indoxyl sulfaat door de organische anion transporters 1
en 3 in de proximale tubuluscelllen (Taki et al., 2006). Hier verstoort indoxyl sulfaat anti-oxidatieve
systemen en induceert vrije radicalen vorming, wat leidt tot tubulaire celschade (Mruk et al., 2002; Owada
et al., 2007). Door de celschade worden er drie mechanismen in werking gezet die niet noodzakelijk een
chronologische volgorde bezitten. Als eerste zullen de beschadigde tubuluscellen transforming growth
factor ß1 produceren samen met nog andere chemokines. Dit induceert een epitheliale naar
mesenchymale transitie waardoor fibrose van de nier verkregen wordt (Miyazaki et al., 1997; Niwa, 2010;
Shimizu et al., 2012). Als tweede induceren de vrije radicalen een activatie van NFκB (Rerolle et al., 2000;
Motojima et al., 2003). Het derde mechanisme is een activatie van p53 (Shimizu et al, 2010). Deze drie
mechanismen leiden uiteindelijk tot interstitiële fibrose en tubulaire celschade. Zo gaat de progressie van
chronisch nierlijden verder.
17
6. PREVENTIE EN BEHANDELING
6.1. PROTEINE RESTRICTIE
Miyazaki et al. (1997) en Fukui et al. (1993) stellen dat een dieet die laag is aan proteïnen de
concentratie van indoxyl sulfaat in het bloed vermindert door een verminderde omzetting van tryptofaan
naar indoxyl sulfaat. Proteïne restrictie zal het mRNA gehalte van TGF-ß1 verminderen en zo gaat de
progressie van renaal falen minder snel.
Een aansluitend onderzoek is dat van Patel et al. in 2012. Zij vergelijken in een groep gezonde
mensen het effect van een vegetarisch dieet op de urinaire excretie van indoxyl sulfaat. Het resultaat van
het onderzoek is dat de urinaire excretie van indoxyl sulfaat in de vegetarische groep 58% lager is in
vergelijking met de groep met een onbeperkt dieet. De vegetarische groep had een 69% hogere vezel
opname en een 25% lagere proteïne opname.
Er is echter een verhoogd risico op malnutritie bij het toedienen van een proteïnen arm dieet
(Dolecek et al. 1995). Hierdoor kan het totale voordeel van het dieet in vraag gesteld worden.
6.2. PROBIOTICA EN PREBIOTICA
De
definitie
van
probiotica
wordt
door
de
Wereldvoedselorganisatie
en
de
Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) als volgt gesteld: “levende micro-organismen, die de gezondheid
van de gastheer bevorderen indien toegevoegd in adequate hoeveelheden” (Tabbers en Benninga,
2007). In 1996 heeft de onderzoeksgroep Hida et al. een studie uitgevoerd omtrent het belang van
probiotica bij uremische patiënten. Zowel een groep hemodialyse patiënten als een gezonde controle
groep krijgt twee maal daags één capsule Lebenin. Dit probioticum bevat Bifidobacterium infantis,
Lactobacillus acidophilus en Enterococcus faecalis. Hierbij werd opgemerkt dat de concentratie van
indoxyl sulfaat in de stoelgang bij de uremische patiënten significant (p<0,05) gedaald was na 4 weken
toediening van het probioticum. Hetzelfde werd vastgesteld voor de concentratie in het bloed. Er werd ook
gekeken naar de soorten en aantallen bacterïen in de stoelgang. Voor de toediening van het probioticum
was de concentratie van onderzochte bacteriën bij uremische patïenten in vergelijking met de controle
groep als volgt: gestegen Escherichia coli ( aeroob ), gestegen Klebsiella spp. ( aeroob ), gedaalde
bifidobacteriën ( anaeroob ) en gestegen Clostridum perfringens ( anaeroob ). Na toediening van het
probioticum daalde het aantal E. coli’s, Klebsiella spp. en C. perfringens en steeg het aantal
bifidobacteriën. Eerder in de literatuurstudie is aangetoond dat E. coli tryptofaan kan omzetten naar indol.
Klebsiella en C. perfringens zijn potentiële pathogene bacteriën. Deze studie toont dus aan dat het
toedienen van een probioticum de concentratie van indoxyl sulfaat doet dalen in het bloed en de
stoelgang door de bacteriële flora te corrigeren.
18
De definitie van prebioticum is de volgende: “Een prebioticum is een niet-verteerbaar
voedselingrediënt dat de gastheer gunstig beïnvloedt door selectief groei en/of activiteit van één of een
gelimiteerd aantal bacteriën in het colon te stimuleren en zo de gezondheid van de gastheer gunstig te
beïnvloeden” (Figueroa-Gonz´alez et al., 2011). In 1993 onderzocht Ito et al. het effect van een
prebioticum, transgalactosylated dissacharide, op de fecale concentratie van indoxyl sulfaat en enkele
bacteriën. Hierbij wordt het prebioticum voor 6 dagen toegediend aan gezonde individuen. Het
prebioticum veroorzaakt een significante daling van indoxyl sulfaat in de stoelgang. Hiernaast wordt ook
het volgende opgemerkt: gestegen bifidobacteriën, gestegen lactobacillen en gedaalde Bacteroidaceae
(Ito et al., 1993). Bacteroidacea hebben het vermogen om tryptofaan om te zetten tot indol (Demoss en
Moser, 1969; Evenepoel et al., 2009; Niwa, 2010; Meijers en Evenepoel, 2011; Meyer en Hostetter, 2012).
6.3. ORALE ABSORBERENDE STOF: AST-120
Een andere benadering in de preventie van de vorming van indoxyl sulfaat is de orale
absorberende stof AST-120. In 1997 bewijst de onderzoeksgroep Niwa et al. het gunstig effect van AST120. Ze doen dit aan de hand van een experiment met patiënten met chronisch nierfalen. Een eerste
groep krijgt het middel AST-120 (merknaam Kremezin) aan 6 g/dag voor 6 maanden. Een andere groep
dient als controle en krijgt geen AST-120. Er werd opgemerkt dat er een significant verschil was in serum
indoxyl sulfaat concentratie tussen de twee groepen. De groep die AST-120 kreeg, had een lagere
concentratie. Ook was de urinaire excretie van indoxyl sulfaat significant lager in de behandelde groep.
Als laatste bevinding werd er vastgesteld dat de serum creatinine concentratie gedaald was in de groep
die AST-120 kreeg en dit het sterkst bij de patiënten met een gedaalde urinaire excretie van indoxyl
sulfaat. In andere woorden: patiënten met een sterk gedaalde urinaire excretie van indoxyl sulfaat hebben
een vertraagde progressie van chronisch nierlijden (Niwa et al., 1997 ). Schulman et al. (2006) stellen dat
het mechanisme van AST-120 nog niet bekend is. Volgens deze onderzoekers is een van de
mogelijkheden dat AST-120 indol bindt in de darm. Ze hebben wel net als Niwa et al. (1997) kunnen
bewijzen dat de serum indoxyl sulfaat concentratie daalt bij toediening van AST-120.
19
Bespreking
Na het overlopen van de literatuur is het duidelijk dat indoxyl van belang is in de progressie van
chronisch nierlijden. Verschillende proeven, zoals die van Niwa et al. in 1994, zijn in vivo uitgevoerd. Ze
gebruiken hierbij twee groepen ratten: een behandelde groep en een controle groep. Andere proeven om
de nefrotoxiciteit aan te tonen zijn in vitro uitgevoerd. Shimizu et al. voert zo’n experiment uit in 2012
waarbij proximale tubuluscellen van mensen en ratten onderzocht worden. De nefrotoxiciteit van indoxyl
sulfaat en welke mechanismen hiervoor verantwoordelijk zijn, zijn goed onderzocht door verschillende
onderzoeksgroepen. Er is al vroeg in de literatuur bewijs van het belang van indoxyl sulfaat in de
progressie van nierlijden en tot op heden wordt er nog onderzoek naar uitgevoerd.
Wat er echter ontbreekt in de literatuur is het belang van indoxyl sulfaat als oorzaak van chronisch
nierlijden. In de uitgevoerde experimenten wordt er telkens vertrokken van uremische patiënten, met
andere woorden patiënten die al chronisch nierlijden hebben. Het zou eventueel mogelijk zijn dat er in
bepaalde situaties een verhoogde hoeveelheid indoxyl sulfaat bloed concentratie bekomen wordt bij
gezonde patiënten. Die zou kunnen leiden tot tubulaire celschade via de gekende mechanismen. Dit zou
een andere denkpiste zijn om verder onderzoek op uit te voeren.
Deze masterproef zou moeten gaan over indoxyl sulfaat en chronisch nierlijden bij oude honden.
Echter in de literatuur is niets te vinden over de uremische retentiemolecule bij honden. De literatuur die
hier voor de masterproef gebruikt is, is ofwel afkomstig van de humane ofwel vekregen via proeven bij
ratten. In welke mate kan de informatie van de humane geëxtrapoleerd worden naar de hond ?
Bijvoorbeeld Evenepoel et al. (2009) stelt dat er een verhoogde vorming van indol in de darm verkregen
wordt door een gedaalde opname van fruit en groeten. In het dieet van honden is fruit niet standaard
aanwezig. Het lijkt me echter wel onwaarschijnlijk dat indoxyl sulfaat geen belang heeft bij de hond.
Daarom zou verder onderzoek hier nog op zijn plaats zijn.
Indien er dan meer onderzoek uitgevoerd wordt over indoxyl sulfaat bij honden, is het ook
wenselijk om de nierdiëten van de grote firma’s te onderzoeken. Het nierdieet van Hill’s (k/d® Canine
Renal Health) houdt rekening met proteïne restrictie, maar houdt momenteel nog geen rekening om
bepaalde eiwitten (Bevoorbeeld eiwitten die eerder arm zijn aan het aminozuur tryptofaan ) meer te
beperken. Wanneer je tryptofaan meer zou beperken dan andere aminozuren, moet je natuurlijk ook
rekening houden met het feit dat het een essentieel aminozuur is. Tryptofaan kan niet de novo
gesynthetiseerd worden in het lichaam waardoor er afhankelijkheid is van de voeding.
In de literatuur zijn er tegenstrijdige artikels omtrent de orale absorberende stof AST-120 te
vinden. In Japan in het al geregistreerd voor de behandeling van chronisch nierlijden. Niwa et al. (1997)
en Schulman et al. (2006) stellen dat AST-120 wel een gedaalde indoxyl sulfaat serum concentratie
veroorzaakt. Echter in een fase III onderzoek uitgevoerd in de US is er geen verschil in de progressie van
chronisch nierlijden tussen de toediening van een placebo en AST-120 (Schulman et al., 2012). De
20
auteurs stellen dat de meegaandheid een grote invloed had op het onderzoek. Het product zou namelijk
verantwoordelijk zijn voor onaangename neveneffecten zoals constipatie en andere gastro-intestinale
klachten, waardoor de patiënten in het onderzoek minder gewillig deelnamen aan het onderzoek.
Indoxyl sulfaat is een interessante metaboliet waarover al veel informatie te vinden is, maar waar
er zeker nog ruimte is om verder onderzoek op te doen.
FIGUUR 7 INDOXYL SULFAAT
Uit Niwa, 2010
21
Referentielijst

Adijiang A., Goto S., Uramoto S., Nishijima F., Niwa T. (2008) Indoxyl sulphate promotes aortic
calcification with expression of osteoblast-specific proteins in hypertensive rats. Nephrol dial
transplant, 23, 1892 – 1901

Bammens B., Verbeke K., Vanrenterghem Y., Evenepoel P. (2003). Evidence for impaired
assimilation of protein in chronic renal failure. Kidney international, 64, 2196 – 2203

Banoglu E, King R.S. (2002). Sulfation of indoxyl by human and rat aryl (phenol) sulfotransferases
to form indoxyl sulfate. Eur J Drug Metab Pharmacokinet, 27(2), 135 – 140

Banoglu E., JHA G.G., King S.R. (2001). Hepatic microsomal metabolism of indole to indoxyl, a
precursor of indoxyl sulfate. Eur J Drug Metab Pharmacokinet, 26, 235 – 240

Brown S.A. (2007). Management of chronic kidney disease. In: Elliott J and Grauer G.F. (Editors)
BSAVA Manual of Canine and Feline Nephrology and Urology, 2de editie. Gloucester, England:
British Small Animal Veterinary Association, pp. 223–230.

Cha S.H., Sekine T., Fukushima J.I., Kanai Y., Kobayashi Y., Goya T., Endou H. (2001).
Identification and characterization of human organic anion transporter 3 expressing predominantly
in the kidney. Mol. Pharmacol. 59, 1277–1286.

Chew D.J., DiBartola S.P., Schenck P.A. (2011). Chronic renal failure. In: Canine and Feline
Nephrology and Urology, 2de editie, Elsevier Saunders, Missouri, p 145 – 196

Deguchi T., Ohtsuki S., Otagiri M., Takanaga H., Asaba H., Mori S., Terasaki T. (2002). Major role
of organic anion transporter 3 in the transport of indoxyl sulfate in the kidney. Kidney international.
61, 1760 – 1768

DeMoss R.D., Moser K. (1969) Tryptophanase in diverse bacterial species. Journal of
bacteriology, 98, 167 – 171

Dolecek TA., Olson MB., Caggiula AW., Dwyer JT., Milas NC., Gillis BP., Arlene MS., Hartman
JA., Dichiro JT. (1995). Registered dietitian time requirements in the modification of diet in renal
disease study. J Am Diet Assoc, 95(11),1307–12

Dou L., Bertrand E., Cerini C., Faure V., Sampol J., Vanholder R., Berland Y., Brunet P. (2004)
The uremic solutes p-cresol and indoxyl sulfate inhibit endothelial proliferation and wound repair.
Kidney international, 65, 442 – 451

Eddy A.A., Giachelli C.M., Mcculloch L., Liu E. (1995) Renal expression of genes that promote
interstitial inflammation and fibrosis in rats with protein-overload proteinuria. Kidney international.
47. 1546 – 1557

Enomoto
A., Takeda M., Taki K., Takayama F., Noshiro R., Niwa T., Endou H. (2003).
Interactions of human organic anion as well as cation transporters with indoxyl sulfate. European
journal of pharmacology, 466, 13 – 20
22

Enomoto A., Takeda M., Tojo A., Sekine T., Ho cha S., Khamdang S., Takayama F., Aoyama I.,
Nakamura S., Endou H., Niwa T. (2002). Role of organic anion transporters in the tubular
transport of indoxyl sulfate and the induction of its nephrotoxicity. J Am Soc Nephrol, 13, 1711 –
1720

Evenepoel P., Meijers B.K.I., Bammens B.R.M., Verbeke K. (2009). Uremic toxins originating from
colonic microbial metabolism. Kidney International, 76, S12 – S19

Figueroa-González I., Quijano G., Ramirez G., Cruz-Guerrero A. (2011). Probiotics an prebiotics –
perspectives and challenges. Journal of the Science of Food and Agriculture, 91, 1341-1348.

Finco D.R., Brown S.A., Brown C.A., Crowell W.A., Cooper T.A., Barsanti J.A. (1999).
Progression of chronic renal disease in the dog. J Vet Intern Med, 13, 516 – 528

Fukui M., Nakamura T., Ebihara I., Nagaoka I., Tomino Y., Koide H. (1993) Low-protein diet
attenuates increased gene expression of platelet-derived growth factor and transforming growth
factor-beta in experimental glomerular sclerosis. J lab clin med, 121(2), 224 – 34

Ghuman J., Zunszain P.A., Petitpas I., Bhattacharya A.A., Otagiri M., and Curry S. (2005)
Structural basis of the drug-binding specificity of human serum albumin. J Mol Biol 353:38–52.

Grauer G.F. (2005). Canine glomerulonephritis: new toughts on proteinuria and treatment. Journal
of small animal practice, 46, 469 – 478

Grauer G.F., Greco D.S., Getzy D.M., Cowgill L.D., Vaden S.L., Chew D.J., Polzin D.J., Barsanti
J.A. (2000). Effects of enalapril versus placebo as treatment for canine idiopathic
glomerulonephritis. J Vet Intern Med, 14, 526 – 533

Harris R.C., Neilson E.G. (2006). Toward a unified theory of renal progression. Annual review of
medicine, 57, 365 – 380

Hosoyamada M., Sekine T., Kanai Y., Endou H. (1999). Molecular cloning and functional
expression of a multispecific organic anion transporter from human kidney. Am. J. Physiol. 276,
122 – 128.

Ito M., Kimura M., Deguchi Y., Miyamori-Watabe A., Yajima T., Kan T. (1993). Effects of
transgalactosylated dissacharides on the human intestinal microflora and their metabolism. J Nutr
Sci Vitaminol, 39, 279 – 288

Kalantar-Zadeh K., Kopple J.D., Deepak S., Block D., Block G. (2002). Food intake characteristics
of hemodialysis patients as obtained by food frequency questionnaire. Journal of renal nutrition,
12, 17 – 31

McGrotty Y. (2008). Diagnosis and management of chronic kidney disease in dogs and cats. In
Practice, 30, 502 – 507

Meijers B.K.I. en Evenepoel P. (2011). The gut kidney axis: indoxyl sulfate, p-Cresyl sulfate and
CKD progression. Nephrology dialysis transplantation, 26, 759 – 761

Meijers BK, De Loor H, Bammens B, Verbeke K, Vanrenterghem Y, and Evenepoel P (2009). PCresyl sulfate and indoxyl sulfate in hemodialysis patients. Clin J Am Soc Nephrol 4,1932 – 1938.
23

Miyazaki T., Ise M., Hirata M., Endo K., Ito Y., Seo H., Niwa T. (1997) Indoxyl sulfate stimulates
renal synthesis of transforming growth factor-ß1 and progression of renal failure. Kidney
international. 52, S211 – S214

Motojima M., Hosokawa A., Yamato H., Muraki T., Yoshioka T. (2003). Uremic toxins of organic
anions upregulate PAI-1 expression by induction of NFκB and free radical in proximal tubular
cells. Kidney international. 63. 1671 – 1680

Mruk D.D., Silvestrini B., Mo M., Yan Cheng C. (2002). Antioxidant superoxide dismutase – a
review: its function, regulation in the testis, and role in male fertility. Contraception. 65. 305 – 311

Nahas A.M.E. (1996). Glomerulosclerosis: intrinsic and extrinsic pathways. Nephrol Dial
Transplant, 11, 773 – 777

Nii-Kono T., Iwasaki Y., Uchida M., Fujieda A., Hosokawa A., Motojima M., Yamato H., Kurokawa
K., Fukagawa M. (2007). Indoxyl sulfate induces skeletal resistance to parathyroid hormone in
cultured osteoblastic cells. Kidney international, 71, 738 – 743

Niwa T. (2010). Uremic toxicity of indoxyl sulfate. Nagoya journal of medical science. 72, 1 – 11

Niwa T., Ise M., Miyazaki T. (1994) Progression of glomerular sclerosis in experimental uremic
rats by administration of indole, a precursor of indoxyl sulfate. Am J Nephrol. 14, 207 – 212

Niwa T., Nomura T., Sugiyama S., Miyazaki T., Tsukushi S., Tsutsui S. (1997). The protein
metabolite hypothesis, a model for the progression of renal failure: An oral absorbent lowers
indoxyl sulfate levels in undialyzed uremic patients. Kidney international, 52(62), S23 – S28

O’Neill D.G., Elliott J., Church D.B., Mcgreevy P.D., Thomson P.C., Bordbelt D.C. (2013). Chronic
kidney disease in dogs in UK veterinary practices: prevalence, risk factors and survival. J Vet
Intern Med 27, 814-821

Oufir L.EL., Flourié B., Bruley des Varannes S., Barry J.L., Cloarec D., Bornet F., Galmiche J.P.
(1996) Gut, 38, 870 – 877

Owada S, Goto S, Bannai K, Hayashi H, Nishijima F, Niwa T. Indoxyl sulfate reduces superoxide
scavenging activity in the kidneys of normal and uremic rats. Am J Nephrol, 2008; 28: 446–454

Patel K.P., Luo F.J.G., Plummer N.S., Hostetter T.H., Meyer T.W. (2012). The production of pCresol sulfate and Indoxyl sulfate in vegetarians versus omnivores. Clin J Am Soc Nephrol, 7, 982
– 988

Polzin D.J. (2011). Chronic kidney disease. In: Bartges J. en Polzin D.J. (Editors) Nephrology and
urology of small animals, Blackwell Publishing Ltd, West sussex UK, p 433 – 471

Pomeroy M.J., Robertson J.L. (2004). The relationship of age, sex and glomerular location to the
development of spontaneous lesions in the canine kidney: analysis of a life-span study.
Toxicologic pathology. 32, 237 – 242

Rerolle JP., Hertig A., Nguyen G., Sraer JD., Rondeau E.P. (2000). Plasminogen activator
inhibitor type 1 is a potential target in renal fibrogenesis. Kidney international. 58. 1841 – 1850
24

Robertson J. (2001). The kidney in the aging dog. In: Pathobiology of the Aging Dog (U. Mohr,
ed.), pp. 1–43. Iowa State University Press. Bron: Pomeroy M.J., Robertson J.L. ( 2004 ) The
relationship of age, sex and glomerular location to the development of spontaneous lesions in the
canine kidney: analysis of a life-span study. Toxicologic pathology. 32, 237 – 242

Rossi M., Campbell KL., Johnson DW. (2013). Indoxyl sulphate and p-cresyl sulphate:
therapeutically modifiable nephrovascular toxins. OA Nephrology, Jul 01, 1(2):13

Sakai T., Takadate A., Otagiri M. (1995) Characterization of binding site of uremic toxins on
human serum albumin. Biol Pharm Bull 18,1755 – 1761.

Schulman G., Berl T., Beck GJ. (2012). EPPIC (evaluating prevention of progression in chronic
kidney disease): results from 2 fase III, randomized, placebo-controlled, double blind trials of AST120 in adults with CKD. ASN, A:PO1106

Sekura R.D., Jakoby W.B. (1979). Phenol sulfotransferase. The journal of biological chemistry,
254(13), 5658 – 5663

Shimizu H., Bolati D., Adijiang A., Enomoto A., Nishijima F., Dateki M., Niwa T. (2010)
Senescence and dysfunction of proximal tubular cells are associated with activated p53
expression by indoxyl sulfate. Am J Physiol Cell Physiol. 299. 1110 – 1117

Shimizu H., Bolati D., Higashiyama Y., Nishijima F., Shimizu K., Niwa T. (2012) Indoxyl sulfate
upregulates renal expression of MCP-1 via production of ROS and activation of NFκB, p53, ERK
and JKN in proximal tubular cells. Life sciences. 90. 525 – 530

Smets P.M., Meyer E., Maddens BE., Duchateau L., Daminet S. (2010). Urinary markers in
healthy young and aged dogs and dogs with chronic kidney disease. J Vet Intern Med 24, 65–72

Tabbers MM. en Benninga MA. (2007). Toepassing van probiotische lactobacillen bij kinderen met
gastro-intestinale klachten: nog weinig evidence. Ned Tijdschrift Geneeskunde, 151, 2198 – 2202

Takayama F., Taki K., Niwa T. (2003) Bifidobacterium in gastro-resistant seamless capsule
reduces serum levels of indoxyl sulfate in patients in hemodialysis. American Journal of Kidney
Disease, 41, S142 – S145

Taki K., Nakamura S., Miglinas M., Enomoto A., Niwa T. (2006). Accumulation of indoxyl sulfate in
OAT1/3-positive tubular cells in kidneys of patients with chronic renal failure. J Ren Nutr, 16: 199–
203.

Vanholder R., De Smet R., Glorieux G., Argilés A., Baurmeister U., Brunet P., et al. (2003).
Review on uremic toxins: classification, concentration and interindividual variability. Kidney
international, 63, 1934 – 1943

Vanhoutte T., Huys G., De Brandt E., Fahey Jr.G.C., Swings J. (2005). Molecular monitoring and
characterization of the faecal microbiota of healthy dogs during fructan supplementation. FEMS
Microbiology Letters, 249, 65 – 71
25

Viaene L., Annaert P., de Loor H., Poesen R., Evenepoel P., Meijers B. (2013). Albumin is the
main plasma binding protein for indoxyl sulfate and p-cresyl sulfate. Biopharm drug dispos, 34,
165 – 175

Windey K., De Preter V., Verbeke K. (2012). Relevance of protein fermentation to gut health. Mol.
Nutr. Food Res, 56, 184 – 196

Youhua L. (2004). Epithelial to mesenchymal transition in renal fibrogenesis: pathologic
significance, molecular mechanism and therapeutic intervention. J Am Soc Nephrol, 15, 1 – 12

Youhua L. (2006). Renal fibrosis: new insights into the pathogenesis and therapeutics. Kidney
international, 69, 213 – 217
26

Download Report