Was sind Zilien und Zysten?

Die Ursache für die Bildung von einer Zilie/Zilien hat ihre Ursache im Krankheitsbild Ziliopathien. Die Ursache ist ein defektes Gen. Zilien befinden sich auf der Oberfläche von nahezu allen menschlichen Zellen.

Oftmals harmlos sind Einzelzysten (Nierenzysten), die an vielen Organen auftreten können und in der Regel vollkommen harmlos sind. Die Einzelzysten sind mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume. Ganz anders jedoch bei Zystennieren, wo Zysten gehäuft auftreten und zunehmend Probleme bereiten.

Die Ursache für die Bildung von Zilien hat ihre Ursache im Krankheitsbild Ziliopathien. Die Ursache ist ein defektes Gen. Zilien befinden sich auf der Oberfläche von nahezu allen menschlichen Zellen.

Das Wachstum einer Vielzahl kleinerer oder größerer Zysten verursacht eine zunehmende Größe der Niere. Das Zystenwachstm führt weiterhin zu einer zunehmenden Abnahme der Nierenfunktion. Das Zystenwachstum ist vergleichbar mit harmlosen Tumoren. Eine Therapie ist derzeit noch nicht in Sicht.

Was sind Zysten

Zysten sind mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume. Sie können in vielen Organen vorkommen, auch in den Nieren. Einzeln ist eine Nierenzyste meist unbedenklich und erfordert keine Therapie.

Einzelne Zysten (Nierenzyste bzw. Nierenzysten)

Diese sind in der Regel harmlos und 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)

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.

Zysten 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.

Die Diagnose gilt als gesichert bei mindestens 3 Zysten an mindestens einer Niere (über 15 Jahre) und mehr als 2 Zysten (über 40 Jahre). Der Ausschluss von Zystennieren mittels Ultraschall ist erst ab dem 40 Lebensjahr sicher. Details zu den Diagnose- uns Ausschluss Kriterien finden sich in den aktuellen KDIGO-Empfehlungen.

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“

 Weitere Infos

Viele weitere Ziliopathien führen ebenfalls zu Zystennieren. Diese Ziliopathien überlappen teilweise mit der NPH (Nephronopthise) und werden häufig als NPH-related/assocciated Ciliopathies (NPH-RC od. NPH-AC), also als mit der NPH verwandte/assoziierte Ziliopathien bezeichnet. Hierzu zählen das Bardet Biedl Syndrom (BBS), das Joubert-Syndrom, das Meckel-Gruber Syndrom, und viele weitere.

Eine recht gute deutschsprachige Zusammenfassung bietet bspw. diese Open Access Übersichtsarbeit von Jens König aus Münster: https://link.springer.com/article/10.1007/s11825-018-0213-3

Weiterhin spielen Zilien bei der von Hippel Lindau Erkrankung (VHL) und dem sporadischen Nierenzellkarzinom und evtl. auch bei weiteren Tumorerkrankungen eine wichtige Rolle. Eine Rolle von Zilien bei weiteren Nierenerkrankungen ist auch nicht ausgeschlossen. Unwahrscheinlich ist das aber bei Erkrankungen, die von Podozyten ausgehen, also den Filterzellen in der Niere in den Glomeruli. Diese tragen bei Kindern und Erwachsenen keine Zilien.

Audiobeitrag

AUDIOBEITRAG VON PROF. DR. MARTIN ZEIER ZUR ENTSTEHUNG VON ZYSTENNIEREN

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