Papel de Nox2 na fibrose renal induzida por CNI (Nox2)

Inibidores de Calcineurina (CNIs) e Fibrose Renal. CNIs incluindo CsA e tacrolimus são a pedra angular da imunossupressão de manutenção no transplante de órgãos sólidos. Esses medicamentos são tão eficazes que os CNIs de nova geração, como o Voclosporin (Isotechnika Pharma, Inc, Edmonton, Alberta), estão em desenvolvimento. Eles desempenham seu papel imunossupressor inibindo a atividade da calcineurina, uma serina fosfatase que normalmente desfosforila o fator nuclear das células T ativadas (NFAT). O NFAT desfosforilado se transloca no núcleo e induz a transcrição da interleucina-2, uma citocina importante para a ativação e proliferação dos linfócitos T.

Apesar de suas ações benéficas em transplantes e em muitos distúrbios autoimunes, o uso clínico de CNIs é limitado por sua nefrotoxicidade crônica. Isso representa um problema significativo de saúde pública, uma vez que a incidência de nefrotoxicidade crônica de CNI em 10 anos é de 100% em receptores de transplante renal. Da mesma forma, a nefrotoxicidade crônica do CNI é o fator causador dominante da insuficiência renal em receptores de transplantes de órgãos não renais. Nesse grupo, o risco de doença renal terminal em 5 anos varia de 7 a 21% e está associado a um risco 4 vezes maior de morte. As características patológicas da nefrotoxicidade crônica do CNI incluem fibrose intersticial progressiva e irreversível, atrofia tubular e alterações hialinas arteriolares. O espessamento hialino arteriolar (AH) de novo ou progressivo é a lesão mais patognomônica da nefrotoxicidade crônica da CNI. Essa lesão consiste na vacuolização das células endoteliais e musculares lisas e depósitos de proteínas irregulares focais ou circulares na parede arteriolar, que geralmente substituem as células musculares lisas necróticas e eventualmente estreitam o lúmen vascular. Esta arteriolopatia é importante para o desenvolvimento de fibrose. Normalmente, a fibrose segue um "padrão listrado" da medula ao córtex e está associada à vacuolização do citoplasma nas células epiteliais tubulares.

Embora o tacrolimus seja superior à CsA na melhora da sobrevida do enxerto e na prevenção da rejeição aguda no transplante renal, os perfis individuais de nefrotoxicidade dessas drogas são semelhantes. Em níveis celulares e moleculares, os CNIs resultam em acúmulo de matriz e EMT por vias dependentes e independentes de TGF-beta1. EMT é um importante processo pró-fibrótico e um marcador substituto de fibrose renal nativa e transplantada. TGF-beta1 é a citocina primária que inicia e mantém EMT ativando vias de sinalização e reguladores transcricionais, como moléculas Smad 2/3. Durante a EMT, as células epiteliais tubulares são transformadas em miofibroblastos através de um processo passo a passo envolvendo a perda de moléculas de adesão célula-célula (p. E-caderina) e expressão de novo de marcadores mesenquimais (por exemplo, alfa-SMA). Esses eventos são seguidos por rompimento da membrana basal tubular, migração celular e invasão de fibroblastos no interstício com produção de moléculas profibróticas, incluindo colágeno e fibronectina. Uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares que regulam a EMT induzida por CNI e a fibrose abrirá caminho para o desenvolvimento de estratégias antifibróticas.

A avaliação objetiva da fibrose renal in vivo é um passo fundamental nessa direção. Isso foi alcançado recentemente pela avaliação quantitativa da fibrose do aloenxerto renal usando análises digitais computadorizadas do Sirius Red. Esses estudos mostraram que a fibrose era um indicador prognóstico da função e perda do aloenxerto renal a longo prazo. No entanto, o papel dessa tecnologia na previsão de resultados em pacientes com toxicidade crônica de CNI é desconhecido.

INCs e Hipóxia Renal. Evidências acumuladas sugerem que a hipóxia túbulo-intersticial crônica é uma via final comum para a doença renal terminal. Os CNIs resultam na diminuição da produção e biodisponibilidade de óxido nítrico (NO), levando assim à diminuição da vasodilatação e vasoconstrição sem oposição e hipóxia. No cenário crônico, a arteriolopatia mediada por CNI e o estreitamento do lúmen arteriolar contribuem para o desenvolvimento de fibrose intersticial estriada, perda de capilares peritubulares, atrofia tubular e esclerose glomerular. Por sua vez, a hipóxia do compartimento túbulo-intersticial pode levar à formação de radicais livres ou espécies reativas de oxigênio (ROS) causando lesão e morte celular, promovendo EMT e fibrose renal, iniciando um ciclo vicioso que culminará em doença renal terminal .

Uma melhor compreensão dos mecanismos celulares e moleculares que resultam na hipóxia renal induzida por CNI levaria ao desenvolvimento de estratégias de diagnóstico e tratamento que retardam ou previnem a fibrose renal induzida por CNI. Uma grande limitação dos estudos que abordam a oxigenação intrarrenal é a falta de tecnologias não invasivas para quantificar e monitorar a biodisponibilidade de oxigênio no rim. A ressonância magnética dependente do nível de oxigênio no sangue ou BOLD MRI é um método de imagem inovador que usa a desoxihemoglobina como um agente de contraste endógeno para determinar a biodisponibilidade de oxigênio nos tecidos. A relação entre a desoxihemoglobina paramagnética e o relaxamento T2 foi demonstrada pela primeira vez em 1982. Essa técnica foi utilizada recentemente, inclusive por nosso grupo, para avaliar a biodisponibilidade de oxigênio intra-renal em pacientes com doença renal nativa e transplantada.

Agora propomos usar esta tecnologia para o monitoramento da oxigenação intrarrenal em pacientes com toxicidade crônica de CNI. Sugerimos ainda combinar BOLD MRI com avaliação molecular da hipóxia renal. O Fator Induzível por Hipóxia um alfa é um sistema de resposta ao oxigênio que foi recentemente usado como um marcador molecular de hipóxia renal. As moléculas de HIF são reguladas no nível da proteína por enzimas dependentes de oxigênio e, portanto, permitem a detecção de hipóxia tecidual. No aloenxerto renal, por exemplo, a forte correlação entre a coloração HIF-1alfa e a rejeição clínica/subclínica sugere que a hipóxia está envolvida na patogênese da lesão renal imunomediada e que a imuno-histoquímica HIF-1 alfa poderia melhorar o diagnóstico específico de rejeição aguda .

O pimonidazol também é um biomarcador molecular de hipóxia que, uma vez administrado in vivo, liga-se a grupos tiol em tensões de oxigênio abaixo de 10 mmHg e é visualizado com anticorpos antipimonidazol disponíveis comercialmente. É um radiossensibilizador pequeno, eficaz e não tóxico usado como marcador de hipóxia para carcinomas espinocelulares humanos do colo do útero, cabeça e pescoço. No rim, a coloração com pimonidazol tem sido usada para examinar a hipóxia tecidual em modelos experimentais de doença renal crônica e nefrotoxicidade aguda de CNI. O papel de BOLD MRI, HIF-1 alfa e pimonidazol na avaliação dos mecanismos de hipóxia crônica induzida por CNI não foi avaliado.

CNIs e Nox2. A CsA é uma molécula pró-oxidante, conforme estudos experimentais sugerem que a vitamina E inibe a peroxidação lipídica induzida por CsA e danos renais. Da mesma forma, a catalase, uma enzima que decompõe especificamente o peróxido de hidrogênio reativo (H2O2) em H2O e O2 e atua como um eliminador de ROS, reduziu a senescência das células epiteliais tubulares renais associadas à CsA. Além disso, as células epiteliais tubulares proximais de ratos expostas à CsA acumulam ROS intracelulares e produtos da peroxidação lipídica, juntamente com um estado redox da glutationa alterado. No entanto, os mecanismos moleculares que regulam a geração de ROS induzida por CNI permanecem obscuros.

Originalmente denominada gp91phox, Nox2 é a clássica NADPH oxidase fagocítica, uma enzima que está naturalmente envolvida na resposta imune, incluindo a "explosão oxidativa". Nox2 também é o exemplo original identificado de um sistema que gera ROS como função primária da enzima e não como um subproduto como a mitocôndria ou peroxissomos. É uma das sete isoformas Nox atualmente conhecidas, está constitutivamente associada à proteína estabilizadora transmembranar p22phox e requer o recrutamento de componentes citosólicos p47phox, p67phox e p40phox para funcionar.

Em resumo, os CNIs, a espinha dorsal das terapias anti-rejeição, também são moléculas pró-fibróticas, dificultando o gerenciamento eficaz da imunossupressão e dos resultados a longo prazo. Descrevemos estudos de pesquisa que avaliam rigorosamente o papel de Nox2 na fibrose renal induzida por CNI. Além disso, propomos estratégias clínicas e translacionais contemporâneas e complementares para examinar os mecanismos moleculares que regulam a atividade de Nox2 durante a fibrogênese mediada por CNI. Se bem-sucedidos, os resultados de nossos estudos fornecerão um passo significativo no desenvolvimento de novas opções de diagnóstico, monitoramento e tratamento destinadas a compensar os efeitos deletérios da terapia imunossupressora e melhorar os resultados renais a longo prazo no transplante de órgãos.