La nicotina exacerba la lesión renal inducida por tacrolimus mediante la muerte celular programada
Mar 23, 2022
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Yu Ji Jiang, Sheng Cui, Kang Luo, Jun Ding
INTRODUCCIÓN
A pesar del descubrimiento de nuevos inmunosupresores, el tacrolimus (TAC) sigue siendo la piedra angular de los regímenes inmunosupresores en el trasplante de órganos sólidos. Sin embargo, el uso a largo plazo de TAC aumenta el riesgo de efectos adversos (p. ej., nefrotoxicidad, neurotoxicidad, infecciones, neoplasias malignas, diabetes y molestias gastrointestinales) [1]. Entre estos, agudosriñónlesióno Se ha informado nefrotoxicidad crónica por TAC en el 46 % de los receptores de trasplante de pulmón [2] y en el 22,4 % de los receptores de trasplante de riñón [3]. mientras agudariñónlesiónse considera reversible después de la reducción de la dosis de TAC o una retirada completa, la nefrotoxicidad crónica, que conduce a la pérdida del injerto, es irreversible. La nefrotoxicidad crónica por TAC se caracteriza por glomerulopatía, hialinosis de las arteriolas aferentes y fibrosis tubulointersticial estriada (TIF) [4]. Aunque el mecanismo exacto de este dilema clínico aún se desconoce, recientemente demostramos que la inflamación originada por el estrés oxidativo, el factor de crecimiento transformante 1 (TGF- 1) y la muerte celular programada pueden ser actores importantes [5]. Fumar cigarrillos es un desafío crítico para la salud pública y una carga financiera para la sociedad que reduce la calidad de vida. Los informes epidemiológicos muestran que actualmente hay más de mil millones de fumadores de cigarrillos en todo el mundo y seis millones de muertes anuales debido al consumo de tabaco. Estas tasas están aumentando, particularmente en los países en desarrollo o subdesarrollados [6]. Es bien sabido que fumar cigarrillos es un factor de riesgo para varios tipos de cáncer, eventos cardiovasculares (infarto de miocardio y accidente cerebrovascular) y enfermedades pulmonares obstructivas. En el riñón, fumar aumenta la severidad de la disfunción renal en pacientes con diabetes, hipertensión, poliquistosisriñónenfermedad, y postrasplante de riñón [7]. Además, fumar también puede causar daño renal de novo incluso en una población sana sin enfermedad renal crónica (ERC) preexistente [8]. Este estudio buscó evaluar: (1) sinicotina(NIC), un componente tóxico primario del tabaquismo, agrava la lesión renal inducida por TAC; y, si es así, (2) qué mecanismo representa NIC(nicotina)-nefrotoxicidad acelerada.
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RESULTADOS
Efecto de NIC(nicotina)sobre parámetros básicos
La Tabla 1 describe los efectos de NIC(nicotina)sobre parámetros básicos en los grupos experimentales. Ambos NIC(nicotina)y TAC aumentan UV (poliuria), que aumentó aún más por NIC(nicotina)y tratamiento TAC. Ni NIC(nicotina)ni TAC impidió la pérdida de peso corporal. La excreción de proteínas en orina, Scr, BUN y Cys-C fueron marcadamente más altas tanto en el NIC(nicotina)y grupos TAC comparados con el grupo VH; estos niveles aumentaron aún más con la combinación de los dos medicamentos, lo que implica que NIC(nicotina)acelera la disfunción renal inducida por TAC. No hubo diferencias significativas entre los grupos de PAS. El tratamiento con TAC de cuatro semanas aumentó la concentración de TAC en sangre a 11.0±og ng/mL, mientras que NIC(nicotina) did not influence blood TAC concentration(12.8±15 ng/mL,p>o.o5 vs. TAC). Además, el tratamiento de ratas normales con NIC(nicotina)resultó en aumentos de la concentración de cotinina en suero y orina de 56,5±17 ng/mL y 8,6±192,6 ug/día, respectivamente. Estas concentraciones de cotinina en suero y orina imitan las observadas en humanos que son fumadores activos [13].
Tabla 1. Efecto de NIC(nicotina)sobre parámetros funcionales
Efecto de NIC(nicotina)sobre histopatología en la nefrotoxicidad crónica por TAC
La nefrotoxicidad crónica por TAC se caracteriza por características histológicas únicas que incluyen TIF rayado y glomerulopatía. Por tinción histológica y microscopía electrónica, encontramos que la lesión glomerular causada por TAC se manifiesta por engrosamiento del sótano glomerular y borramiento de los procesos del pie de podocitos (Fig. IA, IC y D), esto puede vincularse con el aumento de la excreción de proteínas en la orina. En los análisis cuantitativos, tanto NIC(nicotina)y TAC aumentó el área mesangial fraccional, con un aumento adicional observado en el NIC(nicotina)y grupo TAC. Los principales cambios en la nefrotoxicidad crónica por TAC se limitaron a las áreas tubulointersticiales, como se delineó por el depósito fibroso tubulointersticial, la atrofia tubular y la fibrosis estriada (Fig. 1B, 1E y F). Las cifras muestran claramente que el puntaje TIF en el NIC(nicotina)plus TACgroup fue más alto que en cualquiera de los NIC(nicotina)grupo o el grupo TAC.
Figura 1. Microfotografías representativas del ácido peryódico de Schiff (PAS)(A), tricrómico de Masson (B), microscopía electrónica de transmisión (CF) y análisis cuantitativo de lesión glomerular y fibrosis tubulointersticial (TIF); (C) engrosamiento de la membrana basal glomerular (flechas); (D) borramiento del pie de podocitos procesos (flechas); (E) hinchazón del tubulointersticio y depósito extenso de colágeno (dispersos); (F) túbulos atrofiados (flechas). VH, vehículo; NIC(nicotina), nicotina; TAC, tacrolimús. pags
Efecto de NIC(nicotina)sobre la expresión de citocinas profibróticas en la nefrotoxicidad crónica por TAC
El presente estudio buscó comparar la expresión de la citoquina profibrótica TGF- 1 y CTGF, y el componente de matriz extracelular (ECM) de ig-h; entre los grupos experimentales. De acuerdo con los hallazgos de TIF, NIC(nicotina)sobreexpresión inducida por TAC aumentada de TGF pro-fibrótico- 1 y CTGF y ECM ig-h3 (Fig. 2)
Figura 2. Microfotografías representativas de análisis de inmunotransferenciapara (A) factor de crecimiento transformante 1 (TGF-B1), (B TGF- -gen-h inducido (ig-h3) y (C) factor de crecimiento de tejido conectivo (CTGF). Se representan los valores para la expresión de proteínas utilizando el grupo de vehículos (VH) como referencia del 100 por ciento y normalizado a -actina.(nicotina), nicotina;TAC,tacrolimus. 3p
Efecto de NIC(nicotina)sobre la inflamación en la nefrotoxicidad crónica por TAC
Para definir el efecto de la NIC sobre la inflamación en la lesión renal inducida por TAC, estudiamos la expresión de mediadores proinflamatorios y genes relacionados con la piroptosis mediante inmunotransferencia e inmunohistoquímica. La figura 3 mostró que el tratamiento con TAC aumentó la expresión de citoquinas relacionadas con la piroptosis (ⅡL-1, IL-18 y NLRP3) y MCP-1, lo que resultó en ED-1-positivo infiltración celular, y se encontraron aumentos adicionales mediante un tratamiento combinado de NIC(nicotina)y TAC.
Figura 3. Fotomicrografías representativas de inmunohistoquímica para la displasia ectodérmica-1 (ED-1)(A) y análisis de inmunotransferencia para citocinas proinflamatorias (B). VH, vehículo; NIC(nicotina), nicotina; TAC, tacrolimús; MCP-1, proteína quimiotáctica de monocitos-1;IL, interleucina; NLRP3, proteína que contiene el dominio pirina del receptor similar a NOD3. pags
Efecto de NIC(nicotina)sobre el estrés oxidativo en la nefrotoxicidad crónica por TAC
Como se muestra en la Fig.4, crónica(nicotina)El tratamiento con TAC está estrechamente relacionado con un desequilibrio entre las enzimas oxidantes y antioxidantes [12,14. El análisis de inmunotransferencia mostró que la NIC regulaba al alza la expresión de NOX-2 y NOX-4 inducida por TAC, pero suprimía las expresiones de SOD1 y SOD2. Además, los niveles séricos y urinarios de8-OHdG, un marcador de estrés oxidativo, fueron más altos en los grupos NIC y TAC en comparación con el grupo VH y más altos en el grupo NIC más TAC. Estos hallazgos implican un efecto sinérgico de NIC y TAC sobre el estrés oxidativo en este modelo.
Figura 4. Microfotografías representativas del análisis de inmunotransferencia de una serie de proteínas relacionadas con el estrés oxidativo (A) y séricas (B) y urinarias (C)concentraciones de 8-hidroxi-2'-desoxiguanosina (8-OHdG). VH, vehículo; NIC(nicotina), nicotina; TAC, tacrolim-us; SOD, superóxido dismutasa; NOX,NADPH oxidasa.Bp
Efecto de NIC(nicotina)sobre la muerte celular programada en la nefrotoxicidad crónica por TAC
La muerte celular programada de tipo I (apoptosis) o tipo II (autofagia) está involucrada en la patogenia de la lesión renal crónica inducida por TAC [1s]. Usando el ensayo TUNEL, observamos que la mayoría de las células positivas para TUNEL o cuerpos apoptóticos se localizaron en células epiteliales tubulares y células endoteliales vasculares intersticiales, donde progresó la atrofia tubular y el TIF típico (Fig. 5A). El análisis cuantitativo mostró que tanto NIC(nicotina) y TAC aumentó significativamente las células positivas para TUNEL en comparación con los grupos VH; esto fue más pronunciado en el grupo NIC más TAC. A nivel molecular, la adición de NIC(nicotina)a ratas tratadas con TAC dio como resultado una desregulación significativa de Bcl-2/Bax y escindió la expresión de caspasa-3 hacia la muerte celular (Fig. 5B). Además, la microscopía electrónica mostró que el tratamiento con TAC indujo una formación abundante de compartimentos autofágicos, como vacuolas autofágicas iniciales (AVi), vacuolas autofágicas degradativas (Avd) y mitofagia (una forma de autofagia selectiva) en NIC, TAC y NIC. más grupos TAC (Fig. 6). La inmunotransferencia cuantitativa reveló que la sobreexpresión de las proteínas p62, LC3B, PINK1 y Parkin observada en riñones de rata tratados con TAC aumentó aún más con NIC (Fig. 6G y 6H).
Figura 5. Microfotografías representativas del ensayo de marcaje del extremo de la muesca de biotina-dUTP mediado por TdT (TUNEL)(A) y análisis de inmunotransferencia para genes que controlan la apoptosis (B).Nicotinael tratamiento aumenta las células positivas para TUNEL (flechas) en los riñones de rata tratados con tacro-limus. VH, vehículo; NIC(nicotina),nicotina; TAC, tacrolimus; Bcl, linfoma de células B; Bax, Bcl2-asociado X. p
Efecto de NIC(nicotina)sobre la disfunción mitocondrial en la nefrotoxicidad crónica por TAC
Por microscopía electrónica de transmisión, observamos claramente que tanto NIC(nicotina)y TAC destruyó las arquitecturas mitocondriales, como se ilustra por el tamaño y número mitocondrial reducido, crestas desorganizadas, vacuolización, fusión, formación de mitofagia y mitocondrias divididas en dos o tres orgánulos hijos fisionados (Fig. 6). Los resultados del análisis cuantitativo mostraron que NIC(nicotina) el tratamiento disminuyó aún más el número y el tamaño de las mitocondrias en comparación con el tratamiento con NIC o TAC solo. El análisis de inmunotransferencia reveló que la desregulación de las proteínas relacionadas con las mitocondrias (OPA1 y Drpi) inducida por Nicor TAC se vio exacerbada por la coadministración de NIC y TAC (Fig. 6).
Figura 6. Micrografías electrónicas de transmisión representativas de autofagia y morfología mitocondrial(AF), análisis de inmunotransferencia (G, H) y cuantificación del número y tamaño mitocondrial en cada grupo de tratamiento. (A) Formación de autofagia en los riñones de tacrolimus (TAC) y/onicotina(NIC) ratas tratadas (flecha); (B) un compartimento autofágico que contiene mitocondrias los riñones de 'TAC y/o NIC(nicotina)ratas tratadas (mitofagia, flecha); (C) mitocondrias normales; (D) número reducido de mitocondrias en los riñones de TAC y/o NIC(nicotina)ratas tratadas; (E) fusión mitocondrial observada en los riñones de ratas tratadas con TAC y/o NIC (círculo); (F) mitocondria dividida en dos o más orgánulos hijos en los riñones de ratas tratadas con TAC y/o NIC (fisión, círculo) . VH, vehículo; LC3B, cadena ligera 3B; PINK1, fosfato y homólogo de tensión suprimidos en la quinasa 1 inducida por el cromosoma diez; OPA, proteína de atrofia óptica; Drp, proteína relacionada con la dinamina.p
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Efecto de NIC(nicotina)sobre el estrés del retículo endoplásmico en la nefrotoxicidad crónica por TAC
Como se muestra en la Fig. 7, Nicor TAC indujo la desgranulación de los ribosomas, las cisternas desconectadas y dilatadas y la vacuolización de peroxisomas en el retículo endoplásmico rugoso (ER), mientras que la estructura del ER liso permaneció casi normal (Fig. 7B). El análisis de inmunotransferencia reveló que NIC(nicotina)o TAC aumentó la expresión de genes relacionados con el estrés de ER, incluidos CHOP, Bip, IRE-1 y ATF-6, pero su expresión aumentó aún más con la combinación de los dos (Fig. 7C).
Figura 7. Fotomicrografías representativas de microscopía electrónica de transmisión (A, B) y análisis de inmunotransferencia de genes relacionados con el estrés del retículo endoplásmico (ER) (C).(A) RE rugoso normal (flechas); (B) desgranulación de ribosomas, cisternas desconectadas y dilatadas, y dilatación vesicular del RE rugoso ennicotina(NIC) y/o riñón de rata tratado con tacrolimus (TAC). VH, vehículo; CHOP, proteína homóloga C/EBP; Bip, proteína de inmunoglobulina de unión; IRE-1c, proteína que requiere inositol-1c; ATF, factor de transcripción activador. pags< o.01="" vs.vh,="">
DISCUSIÓN
Fumar cigarrillos es un importante factor de riesgo modificable para la progresión de la ERC tanto en poblaciones sanas como en pacientes con enfermedades subyacentes (p. ej., diabetes, hipertensión). Los ensayos clínicos muestran que fumar cigarrillos aumenta la excreción urinaria de albúmina y afecta negativamente la función renal [16]; además, dejar de fumar puede mejorar la proteinuria en pacientes con ERC y diabetes tipo 2 y retrasar la progresión hacia la enfermedad renal en etapa terminal[1-,18]. Además, el tabaquismo del receptor o del donante contribuye a los episodios de rechazo ya la nefropatía crónica del aloinjerto, lo que lleva a la pérdida del aloinjerto en el trasplante renal [19,2o]. Estos efectos nocivos del tabaquismo (NIC(nicotina)) se reflejan en estudios en modelos de roedores de nefrectomía s/6 [2al y nefropatía diabética [o]. En el presente estudio, encontramos que la NIC(nicotina)área mesangial fraccional inducida por TAC agravada y TIF. Estos cambios patológicos llevaron a un deterioro más pronunciado de la función renal y aumentaron la excreción urinaria de proteínas. Según estos resultados y otros informes, sugerimos que fumar cigarrillos puede acelerar la pérdida del aloinjerto renal en los receptores de trasplantes que reciben inmunosupresores basados en TAC.
La inflamación juega un papel fundamental en la evolución de la nefrotoxicidad crónica por TAC porque precede a la cicatrización renal en curso. El aumento de mediadores proinflamatorios en respuesta a estímulos nocivos puede reclutar células inflamatorias, que a su vez sobreexpresan citocinas proinflamatorias y profibróticas, como quimioatrayentes, moléculas de adhesión y TGF- 1. Recientemente hemos demostrado que el inflamasoma dependiente e independiente de NLRP3- está implicado en la patogenia de la nefrotoxicidad crónica por TAC. Nuestros resultados muestran que administrar NIC(nicotina)a ratas tratadas con TAC amplifica la expresión de genes relacionados con la piroptosis (NLRP3, IL-1 e I-18), mediadores proinflamatorios MCP-1 y citoquinas profibróticas TGF- y CTGF, lo que lleva a un flujo excesivo de células positivas para ED-1-y regulación al alza de ig-h; estas respuestas reflejan la gravedad de las lesiones glomerulares y tubulares. Nuestros hallazgos son consistentes con los de Arany et al.[22] y Agarwal et al.[23], que mostraron los efectos de la NIC sobre la inflamación y la fibrosis renal.
Aunque NIC(nicotina)La exacerbación de la nefrotoxicidad crónica por TAC en este modelo puede ser multifactorial y probablemente esté relacionada con el impacto del estrés oxidativo. Es bien sabido que el tratamiento crónico con TAC está estrechamente relacionado con la hipoxia relacionada con la arteriolopatía aferente, que posteriormente se vincula con el estrés oxidativo, que a su vez activa la sobreexpresión profibrótica de TGF- 1, lo que lleva a la fibrosis. Esta construcción está respaldada por la observación de que las terapias antioxidantes (por ejemplo, la coenzima Q10) atenúan la expresión de TGF- 1 y TIF a través de la preservación de la integridad mitocondrial en la nefrotoxicidad crónica por TAC 24]. Recientemente, evidencia abrumadora de estudios in vitro demuestra una interrelación entre la exposición crónica a NIC y el estrés oxidativo en una variedad de lesiones renales [o,25,26. Aquí, encontramos que NIC aumenta los niveles de 8-OHdG en suero y orina y aumenta la expresión de proteína oxidante, mientras que suprime la expresión de proteína antioxidante, lo que aumenta el estrés oxidativo inducido por TAC y la fibrosis. De hecho, el agravamiento de la NIC de los riñones tratados con TAC en este estudio puede atribuirse al estrés oxidativo.
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También es posible que tanto la apoptosis (muerte celular programada tipo I) como la autofagia (muerte celular programada tipo II) estén involucradas en la NIC.(nicotina)-Nefrotoxicidad crónica acelerada por TAC. Como se ilustró anteriormente, la NIC induce directamente la apoptosis de los podocitos y de las células del túbulo proximal renal [27,28]; también induce indirectamente la muerte celular apoptótica a través del estrés oxidativo[2g] o la activación de TGF- 1[22].NIC(nicotina)también puede inducir autofagia en células estrelladas pancreáticas Bo], miocitos cardíacos de ratón neonatal 31] y células de músculo liso vascular 32]. Así, el estrés oxidativo y la muerte celular programada están interrelacionados. Usando el ensayo TUNEL y la microscopía electrónica, observamos claramente que NIC aumentó significativamente el número de células positivas para TUNEL en células epiteliales tubulares, células endoteliales vasculares intersticiales y compartimentos autofágicos en riñones de rata tratados con TAC. Estos cambios morfológicos se acompañaron de una desregulación de los genes relacionados con la apoptosis o la autofagia en riñones de rata, lo que provocó la muerte celular. Esta evidencia acumulada sugiere que NIC(nicotina)en sí mismo no solo induce estrés oxidativo y muerte celular programada, sino que también promueve el efecto adverso de TAC en el riñón, lo que resulta en disfunción renal y daño arquitectónico, como se informó previamente en modelos de nefropatía diabética inducida por estreptozotocina (STZ) [o] y CKD ( s/6 nefrectomía) B3].
Además, los orgánulos intracelulares originados por el estrés oxidativo, como la disfunción mitocondrial y el estrés del RE, desempeñan un papel fundamental en la integridad de la nefrotoxicidad crónica por TAC, desencadenan el estrés del RE y desregulan mitocondrialmente y los genes que controlan el estrés del RE, y los efectos empeoran con el tratamiento combinado con los dos . Por lo tanto, el deterioro de la aptitud mitocondrial y el estrés del RE pueden explicar el efecto de la NIC(nicotina) sobre la lesión renal inducida por TAC
Nuestro estudio reveló que NIC(nicotina)a una dosis de 15 mg/kg agrava la lesión renal inducida por TAC a través del estrés oxidativo, la inflamación y la muerte celular programada, de acuerdo con estudios previos [27,37,38]. Sin embargo, otros han observado hallazgos opuestos. Sadis et al.Bg] demostraron que NIC a dosis de 0,5 mg/kg protege al riñón del daño por isquemia/reperfusión a través de la vía antiinflamatoria colinérgica. Otro estudio de Agarwal et al.[23] informó que el tratamiento oral a largo plazo con NIC(nicotina)(28 semanas) confiere efectos renoprotectores en un modelo de rata de proteinuria espontánea (ratas Munich-Wistar-Frömter). Se desconocen los motivos de esta discrepancia en el papel de la NIC en el riñón, pero pueden depender de la dosis de NIC, la duración del tratamiento farmacológico o el modelo de roedor. Se requieren más estudios para resolver estos problemas. Este estudio demuestra claramente que la NIC exacerba la lesión renal inducida por TAC en un modelo de rata de nefrotoxicidad crónica por TAC. El agravamiento del estrés oxidativo y la muerte celular programada puede ser un mecanismo subyacente a los efectos nocivos de la NIC. Nuestros hallazgos brindan una mayor comprensión de los impactos del tabaquismo entre los receptores de trasplantes.
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REFERENCIAS
1. Bentata Y. Tacrolimus: 20 años de uso en trasplante renal adulto: lo que debemos saber sobre su nefrotoxicidad. Órganos artificiales 202044140-152.
2. Sikma MA, Hunault CC, van de Graaf EA, et al. Altas concentraciones de tacrolimus en sangre poco después del trasplante de pulmón y el riesgo de lesión renal. Eur J Clin Pharmacol 201773:573-58o.
3. Yagisawa T, Omoto K, Shimizu T, Ishida H, Tanabe K. La arteriosclerosis en la biopsia de tiempo cero es un factor de riesgo de nefrotoxicidad crónica inducida por tacrolimus. Nefrología (Carlton)201s;2o Supl2:s1-57.
4. Nankivell BJ, P'Ng CH, O'Connell PJ, Chapman JR. La nefrotoxicidad del inhibidor de calcineurina a través de la lente de la histología longitudinal: comparación de las eras de ciclosporina y tacrolimus. Trasplante 2016;1oo:1723-171.
5. Lim SW, Shin Y, Luo K, et al. Efecto de Klotho en la eliminación de la autofagia en la lesión renal inducida por tacrolimus. FASEB J 2o193:2694-2706.
6. Lim SS, Vos T, Flaxman AD, et al. Una evaluación comparativa del riesgo de la carga de enfermedad y lesión atribuible a 67 factores de riesgo y grupos de factores de riesgo en 21 regiones, 199o-201o: un análisis sistemático para la Estudio de carga global de enfermedad 201o.Lancet 2o12;38o:2224-226o.
7. Formanek P, Salisbury-Afshar E, Afshar M. Ayudar a los pacientes con ESRD y etapas anteriores de CKD a dejar de fumar. Am J Kidney Dis 2018;72:255-266.
8. Jain G, Jaimes EA.Nicotinaseñalización y progresión de la enfermedad renal crónica en fumadores. Biochem Pharmacol 2013;861215-1223.
9. Zhang LY, Jin J, Luo K, et al. Shen-Kang protege contra la lesión renal inducida por tacrolimus. Coreano JIntern Med 2019341078-1090.
10. Ibrahim ZS, Alkafafy ME, Ahmed MM, Soliman MM. Efecto renoprotector de la curcumina contra el estrés oxidativo combinado de la diabetes ynicotinaen ratas Mol Med Rep 2016;13:3O17-3026.