Papel de Nox2 en la fibrosis renal inducida por CNI (Nox2)

Inhibidores de la Calcineurina (CNIs) y Fibrosis Renal. Los CNI, incluidos CsA y tacrolimus, son la piedra angular de la inmunosupresión de mantenimiento en el trasplante de órganos sólidos. Estos medicamentos son tan efectivos que se están desarrollando CNI de nueva generación como Voclosporin (Isotechnika Pharma, Inc, Edmonton, Alberta). Desempeñan su papel inmunosupresor al inhibir la actividad de la calcineurina, una serina fosfatasa que normalmente desfosforila el factor nuclear de las células T activadas (NFAT). El NFAT desfosforilado se transloca en el núcleo e induce la transcripción de la interleucina-2, una citocina importante para la activación y proliferación de los linfocitos T.

A pesar de sus acciones beneficiosas en trasplantes y muchos trastornos autoinmunes, el uso clínico de los ICN está limitado por su nefrotoxicidad crónica. Esto representa un importante problema de salud pública ya que la incidencia a 10 años de nefrotoxicidad crónica por ICN es del 100% en receptores de trasplante renal. De manera similar, la nefrotoxicidad crónica por CNI es el factor causante dominante de la insuficiencia renal en los receptores de trasplantes de órganos que no son de riñón. En este grupo, el riesgo de ESRD a 5 años varía de 7 a 21% y se asocia con un riesgo de muerte 4 veces mayor. Las características patológicas de la nefrotoxicidad crónica por CNI incluyen fibrosis intersticial progresiva e irreversible, atrofia tubular y cambios hialinos arteriolares. El engrosamiento hialino arteriolar (HA) de novo o progresivo es la lesión más patognomónica de la nefrotoxicidad crónica por ICN. Esta lesión consiste en la vacuolización de las células endoteliales y del músculo liso y depósitos de proteína grumosos focales o circulares en la pared arteriolar, que por lo general reemplazan a las células necróticas del músculo liso y, finalmente, estrechan la luz vascular. Esta arteriolopatía es importante para el desarrollo de fibrosis. Por lo general, la fibrosis sigue un "patrón de rayas" desde la médula hasta la corteza y se asocia con la vacuolización del citoplasma en las células epiteliales tubulares.

Aunque el tacrolimus es superior a la CsA para mejorar la supervivencia del injerto y prevenir el rechazo agudo en el trasplante renal, los perfiles individuales de nefrotoxicidad de estos fármacos son similares. A nivel celular y molecular, los CNI dan como resultado la acumulación de matriz y EMT a través de vías dependientes e independientes de TGF-beta1. La EMT es un proceso profibrótico importante y un marcador sustituto de la fibrosis renal nativa y del trasplante. TGF-beta1 es la citocina principal que inicia y mantiene la EMT mediante la activación de vías de señalización y reguladores transcripcionales como las moléculas Smad 2/3. Durante la EMT, las células epiteliales tubulares se transforman en miofibroblastos a través de un proceso gradual que implica la pérdida de moléculas de adhesión célula-célula (p. E-cadherina) y expresión de novo de marcadores mesenquimales (p. alfa-SMA). Estos eventos son seguidos por la ruptura de la membrana basal tubular, la migración celular y la invasión de fibroblastos en el intersticio con producción de moléculas profibróticas que incluyen colágeno y fibronectina. Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares que regulan la EMT y la fibrosis inducidas por CNI allanará el camino para el desarrollo de estrategias antifibróticas.

La evaluación objetiva de la fibrosis renal in vivo es un paso clave en esta dirección. Esto se logró recientemente mediante la evaluación cuantitativa de la fibrosis del aloinjerto renal utilizando análisis digitales computarizados de Sirius Red. Estos estudios demostraron que la fibrosis era un indicador pronóstico de la función y la pérdida del aloinjerto renal a largo plazo. Sin embargo, se desconoce el papel de esta tecnología en la predicción de resultados en pacientes con toxicidad crónica por CNI.

CNI e Hipoxia Renal. La evidencia acumulada sugiere que la hipoxia tubulointersticial crónica es una vía común final hacia la enfermedad renal en etapa terminal. Los CNI dan como resultado una disminución de la producción y biodisponibilidad de óxido nítrico (NO), lo que conduce a una disminución de la vasodilatación y una vasoconstricción e hipoxia sin oposición. En el entorno crónico, la arteriolopatía mediada por CNI y el estrechamiento de la luz arteriolar contribuyen al desarrollo de fibrosis intersticial estriada, pérdida de capilares peritubulares, atrofia tubular y esclerosis glomerular. A su vez, la hipoxia del compartimiento tubulointersticial puede conducir a la formación de radicales libres o especies reactivas de oxígeno (ROS) que causan lesión y muerte celular, promueven la EMT y la fibrosis renal, poniendo en marcha un círculo vicioso que terminará en enfermedad renal terminal. .

Una mejor comprensión de los mecanismos celulares y moleculares que dan como resultado la hipoxia renal inducida por CNI conduciría al desarrollo de estrategias de diagnóstico y tratamiento que retrasen o prevengan la fibrosis renal inducida por CNI. Una limitación importante de los estudios que abordan la oxigenación intrarrenal es la falta de tecnologías no invasivas para cuantificar y monitorear la biodisponibilidad de oxígeno en el riñón. La resonancia magnética dependiente del nivel de oxígeno en la sangre o BOLD MRI es un método de imagen innovador que utiliza la desoxihemoglobina como agente de contraste endógeno para determinar la biodisponibilidad del oxígeno en los tejidos. La relación entre la desoxihemoglobina paramagnética y la relajación T2 se demostró por primera vez en 1982. Esta técnica ha sido utilizada recientemente, incluso por nuestro grupo, para evaluar la biodisponibilidad de oxígeno intrarrenal en pacientes con enfermedad renal nativa y trasplantada.

Ahora proponemos utilizar esta tecnología para el seguimiento de la oxigenación intrarrenal en pacientes con toxicidad crónica por ICN. Además, sugerimos combinar BOLD MRI con la evaluación molecular de la hipoxia renal. El factor uno alfa inducible por hipoxia es un sistema de respuesta al oxígeno que se ha utilizado recientemente como marcador molecular de la hipoxia renal. Las moléculas de HIF están reguladas a nivel de proteína por enzimas dependientes de oxígeno y, por lo tanto, permiten la detección de hipoxia tisular. En el aloinjerto de riñón, por ejemplo, la fuerte correlación entre la tinción de HIF-1alfa y el rechazo clínico/subclínico sugiere que la hipoxia está involucrada en la patogenia de la lesión renal inmunomediada y que la inmunohistoquímica de HIF-1alfa podría mejorar el diagnóstico específico del rechazo agudo. .

El pimonidazol también es un biomarcador molecular de la hipoxia que, una vez administrado in vivo, se une a los grupos tiol a tensiones de oxígeno inferiores a 10 mmHg y se visualiza con anticuerpos antipimonidazol disponibles comercialmente. Es un radiosensibilizador pequeño, eficaz y no tóxico que se utiliza como marcador de hipoxia para los carcinomas de células escamosas del cuello uterino, la cabeza y el cuello en humanos. En el riñón, la tinción con pimonidazol se ha utilizado para examinar la hipoxia tisular en modelos experimentales de enfermedad renal crónica y nefrotoxicidad aguda por CNI. No se ha evaluado el papel de BOLD MRI, HIF-1 alfa y pimonidazol en la evaluación de los mecanismos de hipoxia crónica inducida por CNI.

CNI y Nox2. La CsA es una molécula prooxidante, tal como lo respaldan los estudios experimentales que sugieren que la vitamina E inhibe la peroxidación lipídica inducida por la CsA y el daño renal. De manera similar, la catalasa, una enzima que descompone específicamente el peróxido de hidrógeno reactivo (H2O2) en H2O y O2 y actúa como un eliminador de ROS, redujo la senescencia de las células epiteliales tubulares renales asociadas a CsA. Además, las células epiteliales del túbulo proximal de rata expuestas a CsA acumulan ROS intracelulares y productos de peroxidación lipídica, junto con un estado redox alterado del glutatión. Sin embargo, los mecanismos moleculares que regulan la generación de ROS inducida por CNI siguen sin estar claros.

Originalmente denominado gp91phox, Nox2 es la NADPH oxidasa fagocítica clásica, una enzima que participa de forma natural en la respuesta inmunitaria, incluido el "estallido oxidativo". Nox2 es también el ejemplo original identificado de un sistema que genera ROS como la función principal de la enzima y no como un subproducto como la mitocondria o los peroxisomas. Es una de las siete isoformas de Nox actualmente conocidas, está asociada constitutivamente con la proteína estabilizadora transmembrana p22phox y requiere el reclutamiento de los componentes citosólicos p47phox, p67phox y p40phox para funcionar.

En resumen, los CNI, la columna vertebral de las terapias contra el rechazo, también son moléculas profibróticas, lo que dificulta el manejo efectivo de la inmunosupresión y los resultados a largo plazo. Describimos estudios de investigación que evalúan rigurosamente el papel de Nox2 en la fibrosis renal inducida por CNI. Además, proponemos estrategias clínicas y traslacionales contemporáneas y complementarias para examinar los mecanismos moleculares que regulan la actividad de Nox2 durante la fibrogénesis mediada por CNI. Si tienen éxito, los resultados de nuestros estudios proporcionarán un importante paso adelante en el diseño de nuevas opciones de diagnóstico, seguimiento y tratamiento destinadas a compensar los efectos nocivos de la terapia inmunosupresora y mejorar los resultados renales a largo plazo en el trasplante de órganos.