Nuevos mecanismos fisiopatológicos implicados en el daño renal y vascular asociado a la presencia de hemoproteínas

Resumen

La hemoglobina y la mioglobina son hemoproteínas cuya principal función es el transporte de oxígeno en el organismo. Estas moléculas, pueden ejercer efectos deletéreos cuando se produce su liberación a la circulación en condiciones patológicas, ya que son capaces de inducir un aumento de estrés oxidativo debido a su naturaleza química. Existen diversas patologías en las cuales se ha observado una acumulación de estas hemoproteínas a nivel vascular y renal. En esta tesis nos hemos centrado en el aneurisma de aorta abdominal (AAA), el fracaso renal agudo asociado a brotes de hematuria macroscópica de origen glomerular, la hemoglobinuria provocada por hemólisis intravascular y la mioglobinuria inducida por rabdomiolisis. En primer lugar, estudiamos el efecto de la hemoglobina sobre el reclutamiento de monocitos y su diferenciación a macrófagos-CD163 in vitro, in vivo y ex vivo, a partir de muestras de tejido y plasma de pacientes con AAA. Se determinó la expresión de mRNA y proteína de CD163, observando un aumento significativo en AAA en comparación con aorta sana. CD163 se localizó principalmente en la adventicia de la pared vascular del AAA, coincidiendo con áreas ricas en hemosiderina y adyacentes a procesos de angiogénesis. De igual forma, se observó un aumento en la secreción de CD163 soluble en la pared vascular de AAA, principalmente en la capa adventicial. Tanto la hemoglobina como el medio condicionado de AAA promovieron la quimiotaxis de monocitos, especialmente los pertenecientes a pacientes con AAA, e indujeron la diferenciación a macrófagos que expresaban CD163, los cuales tenían una alta capacidad para el aclaramiento de hemoglobina, secreción de la citoquina anti-inflamatoria IL-10 y una menor liberación de IL-12. Todos los efectos fueron revertidos tras la eliminación de la Hb en el medio condicionado de AAA. Por último, los pacientes con AAA presentaron un aumento del porcentaje de monocitos CD14++CD16+, así como de la expresión de CD163 en este subtipo de monocitos, en comparación con sujetos sanos. En segundo lugar, describimos la presencia de macrófagos CD163 en riñones de pacientes con fracaso renal agudo inducido por la aparición de un brote de hematuria macroscópica en pacientes con nefropatía por IgA. Estos macrófagos se localizaban en áreas adyacentes a túbulos con eritrocitos en el lumen, hierro, cilindros hemáticos y necrosis tubular. La presencia de CD163 estaba aumentada en pacientes que no recuperaron la función renal, en comparación con aquellos que mostraron una recuperación completa de la función renal tras sufrir un fracaso renal agudo asociado a un brote de hematuria macroscópica en un contexto de daño por nefropatía por IgA. En tercer lugar, analizamos la expresión y regulación de CD163 en el fracaso renal agudo por rabdomiolisis y desarrollamos nanopartículas específicas para su detección in vivo, mediante MRI. La inducción de rabdomiolisis provocó, a nivel renal, una repuesta inflamatoria temprana, con elevada proporción de macrófagos M1 y una parcial diferenciación hacia un fenotipo M2 en fases tardías, donde observamos la presencia de macrófagos CD163. La presencia de estos macrófagos en patología humana fue confirmada a partir de una biopsia renal de un paciente con esta patología. In vitro, determinamos que la mioglobina inducía la expresión de CD163 a través del eje HO-1/IL-10 y promovía la expresión de mediadores pro-fibróticos como CTGF y TGF-beta Por último, demostramos que los podocitos son capaces de captar Hb in vitro, a través del sistema de receptores megalina-cubilina. Esta hemoproteína indujo un aumento del estrés oxidativo y de apoptosis en estas células, así como una pérdida de su arquitectura celular. Además, hemos descrito que Nrf2 juega un papel muy importante en la defensa del podocito frente a Hb. In vivo, observamos un incremento del daño renal, estrés oxidativo y apoptosis, en un modelo experimental de hemoglobinuria inducida por hemolisis intravascular, los cuales se acentuaban en ratones Nrf2-/-. El tratamiento con sulforafano (SFN), un inductor de la actividad de Nrf2, revirtió estos efectos. A nivel glomerular, confirmamos la presencia de hemoglobina en podocitos, la aparición de daño podocitario mediante microscopía electrónica, así como una menor expresión de los niveles de nefrina y sinaptopodina, las cuales juegan un papel muy importante en el mantenimiento de la estructura de la membrana de filtración glomerular. Estos efectos fueron revertidos tras la el tratamiento con SFN o se vieron potenciados en los ratones con Nrf2-/-.