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Apr 08, 2024

O efeito do micofenolato mofetil nos podócitos na nefrite sérica nefrotóxica

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14167 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

O micofenolato mofetil (MMF) é aplicado em doenças renais proteinúricas, mas o mecanismo exato de seu efeito nos podócitos ainda é desconhecido. Nossos experimentos in vitro anteriores sugeriram que o MMF pode melhorar o dano aos podócitos através da restauração do eixo do citoesqueleto Ca2 + -actina. O objetivo deste estudo foi caracterizar a biologia podocitária durante o tratamento com MMF na nefrite sérica nefrotóxica (NTS) (NTN). A NTN foi induzida em camundongos selvagens com três semanas de idade. No dia 3, metade dos camundongos foram tratados com MMF (100 mg/kg de peso corporal/d po) durante uma semana. No dia 10, realizamos análise proteômica dos glomérulos, bem como imagens de super-resolução do diafragma em fenda. Para imagens multifotônicas da concentração de Ca2+ ([Ca2+]i), o desenho experimental foi repetido em camundongos expressando sensor de Ca2+ específico para podócitos. O MMF melhorou a proteinúria e a formação de crescentes induzidas pelo NTS. Identificamos mudanças significativas na abundância de proteínas envolvidas na sinalização de Ca2+ e na regulação do citoesqueleto de actina, o que foi confirmado por imagem direta de [Ca2+]i em podócitos mostrando diminuição dos níveis de Ca2+ após o tratamento com MMF. Isto foi associado a uma tendência à restauração da estrutura do processo do pé podócito. Aqui, fornecemos evidências de que o MPA tem um efeito direto substancial nos podócitos. O MMF contribui para a melhoria do [Ca2+]i e para a melhoria do citoesqueleto de actina desorganizado nos podócitos. Esses dados ampliam o conhecimento dos efeitos diretos dos imunossupressores nos podócitos que podem contribuir para um tratamento mais eficaz das glomerulopatias proteinúricas com o mínimo de efeitos colaterais possíveis.

As glomerulopatias são responsáveis ​​por 5–14% das crianças com doença renal crónica e 15–29% das crianças com insuficiência renal em todo o mundo1. Muitos pacientes com glomerulopatias só podem ser mantidos em remissão com tratamento prolongado com esteróides. Porém, o uso deste medicamento por tempo prolongado resulta em efeitos adversos graves. Portanto, especialmente os pediatras têm investigado opções terapêuticas alternativas poupadoras de esteróides, como o micofenolato mofetil (MMF), nesta população vulnerável2.

O MMF, o pró-fármaco do ácido micofenólico biologicamente ativo (MPA), atua como um inibidor potente e reversível da IMPDH, a enzima chave na biossíntese de novo de purinas em linfócitos em proliferação, suprimindo assim as respostas imunes mediadas por células e a formação de anticorpos3. O primeiro estudo sobre os efeitos renais do MMF mostrou que ele previne o processo de rejeição crônica do aloenxerto, diminuindo a expressão de moléculas de adesão e citocinas nos glomérulos, prevenindo assim a glomeruloesclerose4. Nas últimas duas décadas, o MMF foi estabelecido e amplamente utilizado também em glomerulopatias inflamatórias5.

Além do bem caracterizado efeito imunossupressor, pouco sabemos sobre como o MMF atua diretamente no tecido renal, especialmente nos podócitos6,7. Na nefropatia diabética, foram observadas menor taxa apoptótica de podócitos e expressão preservada de nefrina e podocina no grupo tratado com MMF8. Isto está de acordo com os resultados de um modelo de puromicina onde a inibição da IMPDH restaurou o pool de ATP, que reteve a expressão de nefrina e sinaptopodina e estabilizou o citoesqueleto de actina9. Além disso, Fu et al. mostraram um efeito direto do MMF em uma doença renal imunomediada: camundongos MRL/lpr foram tratados com MMF. Posteriormente, o sequenciamento de RNA realizado no córtex renal isolado mostrou uma diminuição significativa da expressão do gene Rac1, que interrompe a formação de fibras de estresse fisiológico, quando ativado10. Em consonância com isso, nossos experimentos in vitro anteriores realizando sequenciamento de RNA de uma linha celular de podócitos tratada com MPA revelaram um acúmulo dos termos “citoesqueleto de actina” e “regulação da pequena transdução de sinal mediada por GTPase”. Adicionalmente, também foram enriquecidos os termos “atividade do canal de cálcio” e “transporte de íons de cálcio”11. O aumento da concentração intracelular de cálcio ([Ca2+]i) nos podócitos12 pode levar à reorganização aguda do citoesqueleto de actina ou mesmo ao colapso do citoesqueleto e à proteinúria13,14,15,16. No presente estudo, queríamos confirmar se o MMF também é capaz de melhorar o dano podocitário através da restauração do eixo do citoesqueleto Ca2+-actina em um modelo in vivo de nefrite sérica nefrotóxica (NTN).

 10 years) in our vivarium. All animal experiments were performed in accordance with relevant guidelines and regulations provided by the LANUV NRW (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen/State Agency for Nature, Environment and Consumer Protection North Rhine-Westphalia). The experimental protocol was examined and approved by the LANUV NRW (VSG81-02.04.2020.A052), which adhered to the 3R principles. Each mouse was considered as n = 1. Altogether 13 mice (5 females, 8 males) constituted the control group, 11 mice (7 females, 4 males) the NTS + veh group and 12 mice (7 females, 5 males) the NTS + MMF group. NTN was induced in three-week old mice (nephrogenesis is already completed, but they are not yet sexually mature) as follows: The animals received intraperitoneal injection of nephrotoxic serum (NTS; Probetex, San Antonio, USA) in a dose of 10 µl/g body weight (BW) on two consecutive days. From a pathogenic point of view, the historically coined term “nephrotoxic” is misleading since the serum induces an immune-mediated process. In detail, nephrotoxic antibodies (heterologous sheep antibodies raised against rat whole glomeruli) are deposited in the whole glomerulus including the subepithelial, subendothelial areas as well as mesangium. Subsequently, mesangial proliferation and crescent formation can be observed. Thus NTN serves as a model for immune-mediated glomerulopathy with proteinuria (Fig. 1a). In our study, all NTS-injected mice showed proteinuria on day 3. Mice without NTS induction served as control. Confounders were not controlled. On day 3, either water (NTS + veh) or MMF (Roche, Mannheim, Germany) in a dose of 100 mg/kgBW/d (NTS + MMF) were administered per oral gavage for seven days. They were then anesthetized with ketamine and xylazine followed by cardiac blood sampling and sacrificed by cardiac perfusion with cold phosphate-buffered saline (PBS). Depending on the further examination technique, mice were additionally perfused with 4% paraformaldehyde. The kidneys were removed and either put in melted agarose for acute kidney slices (AKS) or in 4% neutral buffered formalin for stimulated emission depletion (STED) imaging. Spot urine samples were taken before injection with NTS, on day 3 and the last day. The experimental design is depicted in Fig. 1b./p> 1.5) when comparing NTS + MMF with NTS groups. To clarify molecular functions and biological processes affected by MMF-regulated proteins, we performed Gene Ontology (GO) analyses. Figure 3 depicts a selection of significant GO terms. From the enrichment analysis, we could outline two major groups of terms that were of particular interest: Ca2+ signaling and regulation of actin cytoskeleton (Fig. 3a, b). Of the numerous identified proteins with a p value < 0.05 (Supp. Table 3), we analyzed the ones related to Ca2+ signaling and/or actin cytoskeleton regulation displayed as a heat map (Fig. 4a, b). Additionally, the distribution of the most relevant proteins for Ca2+ signaling and actin cytoskeleton regulation are shown in volcano plot (Fig. 4c). For Ca2+signaling, two proteins attracted our interest (Supp. Table 3). Wbp2, which leads to Ca2+ influx from the ER into the cytoplasm. In addition, Stim2, which is responsible for the Ca2+ influx from the extracellular into the intracellular fluid. Both were significantly down-regulated in NTS + MMF mice compared to NTS + veh group. In line with that, we detected significant changes in the expression of Ca2+-dependent proteins such as Cpne1, Cpne4, Cpne8, Fbln1, Fbln2 and Rasgrp2 (Supp. Table 3). Another group of altered proteins was involved in the regulation of the actin cytoskeleton. The protein expression level of several positive regulators for the Rac1 such as Micall2, Dock7, Trio and Fgd5 were highly down-regulated in NTS + MMF vs. NTS + veh group (Supp. Table 3). The significant reduction in the expression level of the down-stream protein Wasf2 also points in this direction (Supp. Table 3). Additionally, we found the expression level of Arhgap29, a positive regulator for RhoA, highly up-regulated (Supp. Table 3). It was in line with the increased protein level of Spn and Eif5a, which are known to promote stress fiber formation (Supp. Table 3). Finally, we observed a decreased expression level of the lamellipodia inducing Shank3 (Supp. Table 3)./p>|0.58|) altered proteins from the glomeruli proteome analysed using the ShinyGo Gene Ontology (GO) Enrichment Analysis. Panel (a) shows the comparison between NTS and control mice (NTS effect). Panel (b) shows the comparison between NTS + MMF and NTS + veh mice (therapy effect). On the left: the lollipop graphic of altered GO Molecular Functions; on the right: network analysis of the altered GO Molecular Functions. Controls n = 4; NTS + veh n = 4; NTS + MMF n = 6; NTS: nephrotoxic serum; MMF: mycophenolate mofetil./p>

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