Mecanismos moleculares implicados en el daño renal agudo por rabdomiolisis
Entity
UAM. Departamento de BioquímicaDate
2018-09-21Subjects
Riñones - Enfermedades - Tesis doctorales; Riñones - Diagnóstico de las enfermedades - Tesis doctorales; Riñones - Aspectos nutricionales - Tesis doctorales; Biología y Biomedicina / BiologíaNote
Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 21-09-2018Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 21-03-2020
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Abstract
El fracaso renal agudo (FRA) es la pérdida súbita de la función renal. El 7-10% de los FRA están provocados por rabdomiolisis, un síndrome caracterizado por la ruptura de músculo esquelético que provoca la liberación masiva de mioglobina al torrente sanguíneo, lo que resulta tóxico a nivel renal. Actualmente no existe ningún tratamiento farmacológico específico para esta patología, tan solo cuidados paliativos, por lo que la búsqueda de nuevos mecanismos implicados en el desarrollo de este fenómeno resulta de gran interés. Klotho es una proteína que se expresa mayoritariamente en el riñón y que posee acciones antiinflamatorias y antioxidantes, además de estar implicada en la homeostasis del fósforo y el calcio. La expresión renal de Klotho disminuye en contextos de estrés oxidativo e inflamación. Estas dos condiciones ocurren durante el FRA asociado a rabdomiolisis. En esta tesis hemos estudiado los mecanismos fisiopatológicos implicados en el daño renal por rabdomiolisis, prestando especial interés en la expresión renal de Klotho. Para ello, hemos desarrollado varios abordajes experimentales en modelos de rabdomiolisis con ratones y realizado estudios en células tubulares estimuladas con mioglobina. Además, analizamos los niveles plasmáticos de Klotho en pacientes con rabdomiolisis. Nuestros datos muestran que la inducción de rabdomiolisis en ratones disminuye la función renal, provoca hiperfosfatemia, hipocalcemia e incrementa el daño tubular y el estrés oxidativo a las 24 horas, existiendo una mejoría paulatina de estos parámetros entre los 3 y 7 días. La expresión de citoquinas inflamatorias aumentó a las 24 h, observando infiltrado de macrófagos a 3 y 7 días. Nuestros resultados in vivo muestran un descenso significativo de la expresión génica de Klotho en el riñón a partir de las 3h y proteica a partir de las 24 horas, la cual se mantiene reducida a los 30 días, coincidiendo con un aumento de la fibrosis renal y una respuesta inflamatoria crónica. Los niveles plasmáticos de Klotho disminuyen en pacientes con FRA asociado a rabdomiolisis. En células tubulares estimuladas con mioglobina se produce un aumento del estrés oxidativo y de mediadores inflamatorios, así como un descenso significativo de la expresión génica y proteica de Klotho de forma dosis dependiente. El descenso de Klotho por mioglobina se revierte con el uso de antioxidantes y un inductor de la activación de Nrf2 in vitro, pero no in vivo. Por último, nuestros datos muestran que Klotho desempeña un importante papel en la prevención del daño renal por rabdomiolisis, ya que la administración exógena de Klotho recombinante mejora la función renal y reduce la expresión de marcadores de daño tubular. En conclusión, nuestros resultados ponen de manifiesto que el FRA asociado a rabdomiolisis reduce la expresión renal de Klotho de forma temprana, la cual se mantiene disminuida aún cuando la función renal se ha restablecido. El descenso de Klotho en rabdomiolisis puede estar relacionado con el estrés oxidativo, si bien éste no es el único mecanismo responsable Acute kidney injury (AKI) is the abrupt decrease in kidney function, which encompasses both injury and impairment. The 7-10% of AKIs are caused by rhabdomyolysis, a syndrome characterized by the rupture of skeletal muscle and massive release of myoglobin into the bloodstream, resulting in increased renal injury. Currently there is no specific pharmacological treatment for this pathology, only palliative care, so the search for new mechanisms involved in the development of this phenomenon is of great interest. Klotho is a protein that is expressed mainly in the kidney and has anti-inflammatory and antioxidant actions, in addition to being involved in the homeostasis of phosphorus and calcium. Klotho's renal expression decreases in contexts of oxidative stress and inflammation. These two conditions occur during rhabdomyolysis associated AKI. In this thesis we have studied the physiopathological mechanisms involved in renal damage by rhabdomyolysis, with special interest in Klotho's renal expression. To this end, we have developed several experimental approaches in rhabdomyolysis models in mice and we have performed studies on tubular cells stimulated with myoglobin. In addition, we have tested Klotho's plasma levels in patients with rhabdomyolysis. Our data show that induction of rhabdomyolysis in mice decreases renal function, causes hyperphosphatemia, hypocalcemia, and increases tubular damage and oxidative stress at 24h, with gradual improvement of these parameters at 3 and 7 days. Inflammatory cytokine expression increased at 24 h, observing macrophage infiltration at 3 and 7 days. Our in vivo results show a significant decrease in Klotho's gene expression in the kidney from 3h and in protein from 24h which was still reduced at 30 days, coinciding with an increase in renal fibrosis and a chronic inflammatory response. We observed a decrease in Klotho plasma levels in patients with rhabdomyolysis associated AKI. In tubular cells stimulated with myoglobin, we observed an increase in oxidative stress and inflammatory mediators, as well as a dose dependent decrease in Klotho mRNA and protein expression of Klotho. The decrease of Klotho by myoglobin was reversed with the use of antioxidants and Nrf2 activators in vitro, but not in vivo. Finally, our data show that Klotho plays an important role in the prevention of kidney damage by rhabdomyolysis, since the exogenous administration of recombinant Klotho improved renal function and reduced the expression of markers of tubular damage. In conclusion, our results show that rhabdomyolysis-associated AKI reduces Klotho's renal expression early, which remained reduced even when renal function has been restored. The decrease of Klotho in rhabdomyolysis may be related to oxidative stress, although it is not the main mechanism responsible.
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Texto de la Tesis Doctoral
Google Scholar:Amaro Villalobos, Juan Manuel
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2015-01-01