Aus der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Nephrologie und Internistische Intensivmedizin der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

Dissertation

Untersuchungen zum Effekt von Glukose, Glukosedegradationsprodukten und alternativen osmotischen Agenzien in Peritonealdialyselösungen auf Vitalität und Synthesefunktion peritonealer Mesothelzellen

Zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Thorsten Onno Bender
aus Berlin

Dekan: Prof. Dr. med. Martin Paul

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. Achim Jörres
2. Prof. Dr. med. Christoph Aufricht
3. Prof. Dr. med. Michael Fischereder

Datum der Promotion: 18.03.2005

Zusammenfassung

Konventionelle hitzesterilisierte, glukosehaltige Peritonealdialyselösungen (PDL) sind aufgrund ihres niedrigen pH-Wertes, ihrer hohen Glukosekonzentration und Osmolalität und ihres Gehaltes an Glukosedegradationsprodukten (GDP) bioinkompatibel. Alternativen zu glukosehaltigen PDL stellen aminosäuren- oder icodextrinhaltige PDL dar. Daneben enthalten auch neuere Glukose-PDL in Doppelkammersystemen aufgrund der Sterilisation von Glukose bei sehr niedrigem pH nur noch sehr geringe GDP-Konzentrationen. In dieser Arbeit wurden die akuten und chronischen Wirkungen verschiedener PDL auf humane peritoneale Mesothelzellen (HPMC) untersucht. Konfluente HPMC wurden mit den zu testenden PDL (glukosehaltige hitze- versus filtersterilisierte und konventionelle versus Doppelkammer-Glukose-PDL, 1% Aminosäuren-PDL und Icodextrin - alle bei neutralem pH-Wert) akut (1-4 Stunden Präinkubation) bzw. chronisch (bis zu 10 Tage) inkubiert. Die Zellvitalität (MTT-Assay) und IL-1beta-stimulierte Sekretion von IL-6 (Zellfunktion) wurden untersucht. Die akute und chronische Exposition von HPMC gegenüber hitzesteriliserten Peritonealdialyselösungen führte zu einer signifkanten Reduktion von Vitalität und Funktion der Zellen. Demgegenüber führte die Inkubation mit filtersteriliserten PDL und GDP-armen PDL zu einer weniger starken Beeinflussung von Vitalität und Funktion. Die aminosäurenhaltige PDL beeinflusste weder akut noch chronisch die Vitalität bzw. Funktion der Zellen negativ. Hingegen unterschied sich die icodextrinhaltige Lösung nicht wesentlich von der hitzesteriliserten PDL mit hohem Glukoseanteil. Die Verringerung des Gehaltes an GDP in PDL mittels Filtersterilisation bzw. alternativer Sterilisation in Zweikammerbeuteln hat einen positiven Einfluss auf Vitalität und Funktion von HPMC in vitro. Der Ersatz des osmotischen Agenz hingegen bedeutet nicht zwansgläufig eine bessere Biokompatibilität.

Eigene Schlagworte: Peritonealdialyse, Glukosedegradationsprodukte, Hitzesterilisation, Filtersterilisation, Icodextrin, Aminobic, Balance

Abstract

Conventional heat-sterilized glucose-containing peritoneal dialysis fluids (PDF) are bioincompatible due to their acidic pH, high glucose concentration and resulting hyperosmolality, and the presence of glucose degradation products (GDP). Alternatives to these solutions are PDL containing amino acids or icodextrin as the osmotic agent. Furthermore, novel glucose-based PDF contain only trace amounts of GDPs due to the sterilisation of glucose at very low pH in a dual-chamber container system. The present study examines the acute and chronic effects of different PDL on human peritoneal mesothelial cells (HPMC). Confluent HPMC were exposed to the different test PDF (glucose containing heat- versus filter-sterilised PDF and conventional versus dual-chambered glucose PDF, 1% amino-acid PDF and icodextrin – all at neutral pH) in an acute (1-4 hours preincubation) and chronic (up to 10 days) cell culture model. Cell viability (MTT assay) and IL-1beta stimulated IL-6 (cell function) release were assessed. Acute and chronic exposure of HPMC to heat-sterilised PDF resulted in a significant reduction of viability and cell function. In contrast, the incubation of filter-sterilised PDF and dual chambered low GDP solution had only minor effects on cell viability and function. Neither viability nor cell function were negatively affected by the amino-acid PDF following acute and chronic exposure. However, incubation with icodextrin resulted in a similar degree of inhibition as compared to incubation with conventional heat-sterilised glucose PDF. In conclusion, removal of GDP from PDF either via filter-sterilisation or manufacture in dual chambered containers helps to conserve viability and function of HPMC in vitro. However, the replacement of the osmotic agent per se does not necessarily result in improved biocompatibility.

Keywords: peritoneal dialysis, glucose degradation products, heat sterilisation, filter sterilisation, Icodextrin, Aminobic, Balance

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11.12.2006