ADPKD treatment: Tolvaptan and Octreotide

Abstract

Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease (ADPKD) is the most frequent monogenic hereditary disease as well as the most studied inherited kidney disease. Two drugs have recently been authorized that can slow down the progression of the disease: Tolvaptan (vasopressin receptor antagonist) and Octreotide-LAR (long-acting somatostatin analogue); they both are able to reduce the activity of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and therefore have anti-proliferative and anti-secretory effects. This review analyzes the main trials published to date demonstrating the effects on disease progression in patients with ADPKD and illustrates the indications for identifying subjects eligible for therapy.

Keywords: ADPKD, Tolvaptan, Octreotide

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Introduzione

Il Rene Policistico Autosomico Dominante dell’Adulto (ADPKD) è la principale malattia renale ereditaria e rappresenta la quarta causa di insufficienza renale terminale (End Stage Kidney Disease, ESKD) nell’adulto [1]. Si stima che in Europa la prevalenza della malattia sia intorno a 4 casi ogni 10.000 abitanti [2]. È caratterizzata da una progressiva crescita delle cisti renali che si accompagna a molteplici manifestazioni renali (dal difetto di concentrazione delle urine nelle fasi iniziali fino al dolore da compressione e ingombro nelle fasi più avanzate). La macroematuria, l’ipertensione arteriosa e l’insufficienza renale sono le principali complicanze della malattia e possono comparire tra la terza e quarta decade della vita, anche se talvolta possono manifestarsi nei soggetti più giovani [3]. All’età di 60 anni oltre il 50% dei soggetti può manifestare ESKD [4]. La malattia è dovuta alle mutazioni di due geni PKD1 e PKD2 (localizzati rispettivamente sul cromosoma 16 e sul cromosoma 4) che codificano due proteine, le policistine 1 e 2, implicate nella regolazione delle funzioni del cilio primario presente sulle cellule del tubulo. La trasmissione della malattia è autosomica dominante a penetranza completa ma con espressività variabile. Le mutazioni del PKD1 sono responsabili di circa l’85% dei casi di rene policistico mentre il rimanente 15% dei casi è dovuto a mutazioni del gene PKD2 [5].

 

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Psychological Assessment of a sample of women with ADPKD: quality of life, body image, anxiety and depression

Abstract

Introduction: The Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease (ADPKD) is a chronic renal disease that has not yet been the subject of psychological research. There are only a few studies related to the consequences and complications of this pathology on female patients, although women affected by this disease present serious problems.

Aim: The purpose of this study is to perform a psychological assessment (quality of life, anxiety, depression, body image) on a sample of 37 women with ADPKD.

Materials and Methods: The assessment is based on ad hoc social and personal record, KDQOL-SF (to evaluate health-related quality of life), HADS (for anxiety and depression) and BUT (for perceived body image). This assessment is administrated in a specific outpatient clinic.

Results: Results show that kidney disease has a negative impact on health-related quality of life. Concerns about body image are linked to anxious and depressive symptomatology: an increase in these concerns is related to a worsening of anxiety and depressive symptoms in patients. Moreover, a higher psychological malaise emerges in hypertensive ADPKD patients, in terms of mood and quality of life, compared to those without this concomitant pathology. Finally, it is important to note that social support, real or perceived, is of paramount importance in maintaining psychological well-being.

Conclusions: The psychological evaluation of ADPKD patients can be used in clinical practice as a supplemental model in multidisciplinary Nephrology team.

 

Keywords: Quality of life, ADPKD, body image, psychological assessment, hypertension.

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Introduzione

Nel corso degli ultimi anni, la collaborazione dello Psicologo Clinico con le Unità Operative di Nefrologia e Dialisi si è consolidata tanto da promuovere lo sviluppo della Psiconefrologia [1]. Tale disciplina ha l’obiettivo di identificare precocemente la presenza di situazioni di disagio psicologico legate alle patologie renali croniche e di agire su quest’ultime, con interventi di supporto psicologico il più possibile specializzati. 

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Infected hepatic cyst in ADPKD patient in peritoneal dialysis

Abstract

Renal and hepatic cysts infections are among the most important infectious complications of ADPKD and often require hospitalization. Liver cysts are even more complex than renal cysts and their diagnosis and treatment are quite controversial.

We report the case of a 58-year-old patient with ADPKD undergoing peritoneal dialysis treatment. He presented fever and severe asthenia and was diagnosed with a hepatic cyst infection. Given the presence of the peritoneal catheter, and in order to facilitate the targeted treatment of the infection, we administered antibiotics (ceftazidime and teicoplanin) in the bags used for peritoneal dialysis exchanges for 4 weeks, obtaining the complete disappearance of symptoms and laboratory and ultrasound alterations.

Intraperitoneal antibiotics administration in the treatment of infected hepatic cysts represents an effective and safe therapeutic alternative, never described in literature so far.

 

Keywords: ADPKD, ESRD, Infected hepatic cyst, peritoneal dialysis

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Introduzione

L’ADPKD è la più comune malattia ereditaria renale a trasmissione autosomico dominante, nonchè la quarta causa di End Stage Renal Disease (ESRD), ed ha un’incidenza variabile tra 1:500 e 1:1000 individui. Nell’85% dei casi è caratterizzata dalla presenza di mutazioni del gene PKD1 e nel 15% dei casi del gene PKD2, codificanti rispettivamente per la Podocina 1 e Podocina 2, che portano alla formazione di cisti, principalmente a livello renale ed epatico. Molti pazienti sono asintomatici nelle fasi iniziali, e presentano poi sintomi quali macroematuria, proteinuria, coliche renali, insufficienza renale cronica, sintomi da ingombro addominale, manifestazioni cardiovascolari (ipertensione, ipertrofia del ventricolo sinistro, prolasso della valvola mitrale, aneurismi), infezioni del tratto genitourinario, carcinoma renale e diverticolosi [16]. Le principali complicanze sono le emorragie e le infezioni delle cisti [7]. 

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Diagnosis of Biliary Hamartomatosis in Kidney Transplant Recipient affected by ADPKD

Abstract

Biliary hamartomas (BH) are rare benign lesions of the liver characterized by a dilation of a variable number of small biliary ducts, usually surrounded by abundant fibrotic tissue. These malformations are due to an aberrant remodelling of the ductal plate, that is the embryonic structure generating the normal biliary tree. BH are usually asymptomatic, but in rare cases they can be associated with jaundice, heartburn and fever. Evidences for a sharing of similar pathological pathways between BH and adult dominant polycystic kidney disease (ADPKD) are widely reported. These similarities induce an increased neoplastic risk transformation in both conditions. This risk is even greater in immunosuppressed patients. The diagnosis of BH by imaging is not easy, especially in the context of ADPKD. We present a clinical case of a 54-year-old kidney transplant recipient affected by ADPKD in which BH, previously undetected, was for the first time suspected on routine ultrasound scan and confirmed with MRI 4 years after renal transplantation. Demodulation of proliferative signals induced by immunosuppressive therapy, and particularly by calcineurin inhibitors, could cause an enlargement of AB and increase the risk of neoplastic transformation. Our case-report suggests a close imaging follow-up may be needed in ADPKD patients with BH, especially if transplanted. High sensitivity techniques, such as CEUS and MRI, should be preferred to conventional ultrasound.

Keywords: Biliary Hamartomatosis, Kidney Transplant, ADPKD

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Introduzione

Gli amartomi biliari (AB), anche conosciuti come complessi di von Meyenburg, sono rare malformazioni benigne dei dotti biliari di piccolo calibro che, senza predilezione di sesso, vengono riscontrati nel 5.6% delle autopsie e rappresentano un reperto ancor più raro nella analisi istologica delle biopsie epatiche (0.6%) (1). 

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The pathway of vasopressin as a pharmacological target in nephrology: a narrative review

Abstract

ADH is a hormone secreted by neurohypophysis that plays different roles based on the target organ. At the renal level, this peptide is capable of causing electrolyte-free water absorption, thus playing a key role in the hydro-electrolytic balance. There are pathologies and disorders that jeopardize this balance and, in this field, ADH receptor inhibitors such as Vaptans could play a key role. By inhibiting the activation pathway of vasopressin, they are potentially useful in euvolemic and hypervolemic hypotonic hyponatremia. However, clinical trials in heart failure have not given favourable results on clinical outcomes. Even in SIADH, despite their wide use, there is no agreement by experts on their use.

Since vaptans inhibit the cAMP pathway in tubular cells, their use has been proposed to inhibit cystogenesis. A clinical trial has shown favourable effects on ADPKD progression.

Because vaptans have been shown to be effective in models of renal cysts disorders other than ADPKD, their use has been proposed in diseases such as nephronophthisis and recessive autosomal polycystic disease. Other possible uses of vaptans could be in kidney transplantation and cardiorenal syndrome.

Due to the activity of ADH in coagulation and haemostasis, ADH’s activation pathway by Desmopressin Acetate could be a useful strategy to reduce the risk of bleeding in biopsies in patients with haemorrhagic risk.

 

Keyword: vasopressin, vaptans, hyponatremia, ADPKD, biopsy

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Introduzione

La vasopressina, nota anche come adiuretina o arginin-vasopressina (AVP) o ormone antidiuretico (ADH), è un ormone neuropeptidico prodotto a livello dei nuclei sopraottico e paraventricolare che viene secreto dall’ipofisi posteriore in risposta ad un aumento della tonicità plasmatica o alla diminuzione del volume plasmatico (1).

 

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Next Generation Sequencing and ADPKD

Abstract

Autosomal Dominant Polycistic Kidney Disease (ADPKD) is the most common inherited genetic disorder in the word, caused by mutations in PKD1 gene in 85% of cases and PKD 2 gene in the remaining 15%. Although diagnosis is usually based on ultrasound, MRI and CT scans, in some cases genetic testing is necessary, for example, in patients with atypical phenotype or with a negative family history, or in cases of donation from relatives. The presence of pseudogenes in PKD1, the size of the gene, the costs of the Sanger sequencing and genetic heterogeneity underlying kidney disease make genetic analysis particularly difficult to be performed.  Next Generation Sequencing (NGS) represents the last frontier of innovation among diagnostic tools for molecular diagnosis of inherited cystic kidney disease thanks to the ability to analyze several genes at the same time. In this regard, we have developed a NGS platform, called Nephroplex, with the aim of identifying variations in 115 genes responsible for numerous kidney diseases, including cystic and polycystic disease, achieving, overall, a target region of 338.8 kbps. The technology used for the enrichment is HaloPlex system, based on the digestion of genomic DNA with restriction enzymes and the capture of the regions of interest with specific hybridization probes. With our platform, we have analyzed 9 patients with clinical diagnosis of ADPKD. We have obtained a depth coverage of 100x for 96.5% of the target, while the region not covered accounted for only 3% of the region of interest. In 6 patients, we found causative mutations in the genes PKD1 and PKD2, achieving a detection rate of 66%. In conclusion, the NephroPlex platform has proved to be an excellent device for molecular diagnosis of kidney disease and could clarify the mechanisms underlying genetic heterogeneity observed in kidney disease

Keywords: ADPKD, Nephroplex, Autosomal dominant polycystic kidney disease, Next Generation Sequencing

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Introduzione

 

1. Caratteristiche Cliniche della Malattia Policistica Renale Autosomica Dominante (ADPKD)

La Malattia Policistica Renale Autosomica Dominante dell’adulto (ADPKD), è la più comune tra le nefropatie cistiche ereditarie con una prevalenza stimata di 1:400-1:1000, ed è una delle più frequenti malattie monogeniche (1). È caratterizzata dalla progressiva sostituzione del parenchima renale funzionale con multiple cisti di origine tubulare. Ciò comporta progressivo aumento del volume renale associato al potenziale rischio di infezione ed emorragia delle cisti, nefrolitiasi, dolore, riduzione del GFR con evoluzione verso l’ESRD richiedente trattamento emodialitico e trapianto in circa il 10% della popolazione mondiale (12). La formazione di cisti può interessare anche altri organi quali fegato (70%) e pancreas (5-10%) in primis (3), ma anche milza, tiroide, aracnoide, vescicole seminali e prostata (4). Manifestazioni non cistiche includono: ipertensione arteriosa (70-80%), ernie addominali, anomalie delle valvole cardiache (25%) e anomalie vascolari intracraniche, compresi gli aneurismi (8%). La rottura degli aneurismi cerebrali rappresenta un’importante complicanza dell’ADPKD associata a grave morbidità e mortalità e si presenta in circa 1/2000 persone l’anno con un incidenza 5 volte maggiore rispetto alla popolazione generale (5,6). Il Rene Policistico autosomico dominante è causato da mutazioni del gene PKD1 (85% dei casi) e del gene PKD2 (15% dei casi) (7). Questi due geni codificano, rispettivamente, per la Policistina 1 e la Policistina 2,  proteine costituenti una sottofamiglia (TRPP) dei transient receptor potential (TRP) channel (8). Sono state proposte diverse localizzazioni delle Policistine, incluso il reticolo endoplasmatico (dove è maggiormente localizzata la policistina 2), membrana apicale e basolaterale o esosomi (9,10,11), anche se la localizzazione a livello del ciglio primario sembra essere il maggior determinante di malattia (12). Il gene PKD1 è costituito da 46 esoni e la regione compresa tra gli esoni 1 e 33 si caratterizza per la presenza di ben 6 pseudogeni, ossia copie geniche non funzionali (13). Le mutazioni responsabili del rene policistico interessano tutta l’estensione del gene e rappresentano mutazioni inattivanti.

2. Diagnosi di ADPKD

La diagnosi dell’ADPKD negli adulti è tipicamente basata sul riscontro di reni policistici bilateralmente ingranditi in ecografia (14). Per individui a rischio di ADPKD (familiari di primo grado di un soggetto affetto) sono stati proposti e revisionati criteri per migliorare la performance diagnostica dell’ecografia: la presenza di almeno 3 cisti renali (unilaterali o bilaterali) e di due cisti in ogni rene è sufficiente per la diagnosi in individui a rischio di età rispettivamente compresa tra 15-39 anni e 40-59 anni. Per individui di età superiore ai 60 anni sono richieste 4 o più cisti in ogni rene (15). TC e RMN sono utilizzate quando si necessita di informazioni in più sulla struttura e funzione renale, in presenza di casi equivoci, o quando la risoluzione dell’ecografia è scarsa (14). La diagnosi genetica, invece, non viene eseguita di routine soprattutto a causa dei costi elevati e delle difficoltà connesse alle metodiche di sequenziamento. Esistono tuttavia delle condizioni in cui l’indagine molecolare si rende strettamente necessaria:

  • Quando è richiesta una diagnosi definitiva in individui giovani, come nel caso di potenziali donatori viventi con diagnostica strumentale equivoca in famiglie con storia di ADPKD
  • In famiglie con diagnosi precoce di ADPKD, dal momento che in questi casi potrebbero essere coinvolti alleli ipomorfici o eredità oligogenica (16, 17)
  • In caso di necessità di consulenza genetica, soprattutto per le coppie che richiedono una diagnosi pre-impianto (18)
  • In pazienti con storia familiare negativa per ADPKD, a causa del potenziale overlap fenotipico con altre patologie, come per esempio, fenocopie di ADPKD che derivano invece da mutazioni in altri cistogeni noti quali HNF1β, PRKCSH,SEC63 (19,20,21) o PKHD1 (22), che possono tener conto della malattia in alcuni individui, o per il coinvolgimento di geni che tipicamente causano altre ciliopatie con manifestazioni extrarenali, come la nefronoftisi (NPH) e la sindrome di Barted-Biedl (BBS) che, in alcuni casi, possono mimare la malattia policistica, specialmente in epoca prenatale (23).

Al di là di queste indicazioni, il test genetico potrebbe avere grosse implicazioni nella diagnosi e  gestione dei pazienti con ADPKD (24), tenendo conto anche della possibilità di effettuare valutazioni prognostiche (per esempio il decorso clinico è più severo nei pazienti con mutazione in PKD1 che in PKD2, con età media di inizio dell’ESRD rispettivamente di 54.3 e 74 anni) (25). Inoltre, con lo sviluppo di nuove terapie potenzialmente efficaci per il trattamento dell’ADPKD, la necessità di accurati test genetici sta diventando ancora più convincente (26). Purtroppo l’analisi genetica è complicata, soprattutto a causa della complessa struttura genomica, specie in riferimento a PKD1, e dell’eterogeneità genetica e clinica. I test diagnostici convenzionali, infatti, prevedono una laboriosa amplificazione locus specifica mediante Long-Range PCR (LR-PCR), seguita dal sequenziamento Sanger, che richiede tempi lunghi e costi elevati (27). Il sequenziamento di nuova generazione (NGS) ha rivoluzionato il campo della diagnostica genetica e molecolare e ha permesso il sequenziamento in parallelo di tutti i geni malattia che possono essere considerati in un dato paziente. A tale proposito, abbiamo sviluppato una piattaforma NGS, chiamata Nephroplex, con lo scopo di identificare variazioni esoniche in 115 geni, responsabili di numerose patologie renali, comprese malattie cistiche e policistiche, dimostrandone l’alta specificità e sensibilità.

 

Materiali e Metodi

 

Pazienti

Sono stati selezionati dal nostro database 9 pazienti con diagnosi clinica di ADPKD. Ciascun paziente ha prestato il proprio consenso informato al trattamento dei dati genetici in forma anonima per scopi scientifici. Per ogni soggetto sono stati raccolti 4 ml di sangue venoso periferico anticoagualto con EDTA. Il sangue raccolto è stato conservato a – 20° C fino al momento dell’utilizzo presso il dipartimento di Biochimica, Biofisica e Patologia Generale della Seconda Università degli Studi di Napoli. Il DNA è stato estratto seguendo le procedure standard.

Analisi NGS (Sequenziamento di nuova generazione)

Per lo sviluppo della piattaforma Nephroplex abbiamo selezionato 115 geni responsabili delle principali malattie renali cistiche e non cistiche comprese  la S. di Bardet Biedl, la S di Meckel, le Nefronoftisi, la Malattia cistica della Midollare, ottenendo, complessivamente, una regione target  di 338.8 kbp.  L’arricchimento è stato eseguito con la piattaforma Haloplex dell’Agilent e le librerie sono state sequenziate utilizzando la piattaforma HiSeq1000 system. Abbiamo ottenuto un coverage medio di 20X per il 98,8% del target e il 96.5% aveva una copertura 100X. In media, abbiamo identificato 205 varianti per ciascun paziente ed abbiamo selezionato le mutazioni non sinonime presenti nella popolazione generale con una frequenza inferiore all’1%. In questo modo, abbiamo ottenuto, in media, 11 variazioni per paziente.

 

Risultati

In 6 dei 9 pazienti con diagnosi clinica di rene policistico analizzati, abbiamo riscontrato mutazioni causative nei geni PKD1 e PKD2, ottenendo una detection rate del 66%. In particolare, abbiamo identificato 4 pazienti con mutazioni inattivanti nel gene PKD1 (3 mutazioni frameshift ed una non senso) e 2 pazienti con mutazioni frameshift nel gene PKD2. Le mutazioni identificate sono tutte nuove, mai descritte in letteratura.

Figura 1. Targeting  workflow

 

Discussione

In un lasso di tempo relativamente breve, il Sequenziamento di Nuova Generazione ha sostanzialmente rivoluzionato le potenzialità nel campo della diagnostica e della ricerca genomica. Alla luce di queste nuove potenzialità, il nostro studio si propone di indagare pazienti con ADPKD in maniera rapida e a costi contenuti. Inoltre, la possibilità di disporre di un pannello di 115 geni coinvolti in gran parte delle patologie renali (comprese quelle cistiche, policistiche e le ciliopatie) permette un inquadramento genetico globale del paziente policistico. In ciascuno dei nostri 9 pazienti, sono state identificate varianti in altri geni associati a patologia. Il significato clinico di queste variazioni resta, al momento, di difficile interpretazione. Tuttavia, la nostra piattaforma potrebbe chiarire i meccanismi genetici alla base dell’eterogeneità clinica del rene policistico e di tutte le patologie renali. Nonostante le dimensioni della nostra coorte siano modeste, i risultati sembrano molto incoraggianti grazie al buon coverage ottenuto che ha permesso di identificare mutazioni in molti geni con sensibilità comparabile a quella delle metodiche tradizionali di sequenziamento. Riguardo ai tre pazienti per cui l’analisi genetica non ha fornito alcun risultato, stiamo approfondendo l’indagine alla ricerca di mutazioni introniche profonde o di riarrangiamenti genomici complessi.

 

Conclusioni

In conclusione possiamo affermare che il nostro approccio è rapido, economico e incontra i criteri di sensibilità e specificità richiesti per la diagnostica molecolare e come tale è pronto a sostituire i classici metodi nella diagnostica genetica dell’ADPKD

 

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