Dany genètic i la seva modulació en pacients amb malaltia renal crònica

Abstract

Els pacients amb malaltia renal crònica (MRC) tenen una alta incidència de càncer i alts nivells de dany genètic degut a diverses causes com ara la inestabilitat genètica, deguda a defectes en la reparació del DNA, l’efecte genotòxic d’algunes toxines urèmiques, la reducció d’antioxidants, i l’estrès oxidatiu causat pel procés de diàlisi. La utilització de noves tècniques de diàlisi i complementar la teràpia amb antioxidants podria ajudar a reduir el dany genètic dels pacients amb MRC i minimitzar les seves conseqüències. En aquest context, l’objectiu principal d’aquesta tesi ha estat estudiar el dany genètic en pacients amb MRC i avaluar si les diferents tècniques de diàlisi poden modular el dany observat. Per això ens vam proposar realitzar els següents estudis: (I) un estudi transversal avaluant el dany genètic en una població de 373 malalts amb MRC i 179 controls; (II) un estudi longitudinal sobre de l’efecte que pot tenir el temps en hemodiàlisi (HD) en els nivells de dany genètic de 70 pacients amb MRC sotmesos a HD; (III) un estudi longitudinal, en una població de 33 individus, sobre els efectes que produeix el canvi d’HD a hemodiafiltració (HDF) a nivell de dany genètic; (IV) un estudi longitudinal, en una població de 29 individus, sobre l’efecte que produeix en el dany genètic i la capacitat antioxidant el canvi de membranes d’HD de polisulfona (PS) a membranes de PS recobertes de vitamina E (PSE). Els nostres resultats mostren que els pacients amb MRC presenten major dany genètic (valorat com a freqüència de micronuclis, MN) i inestabilitat genòmica (radiosensibilitat). De la mateixa manera hem pogut observar que el temps en HD ajuda a disminuir els nivells de dany en el DNA i incrementa l’habilitat de reparació en els pacients amb MRC. També hem observat que l’HDF és una bona alternativa a l’HD per disminuir els nivells de dany genètic i millorar la capacitat antioxidant dels malalts; però en canvi l’ús de membranes PSE, tot i que redueixen les bases oxidades del DNA, no han demostrat canvis significatius en la capacitat antioxidant ni en la freqüència basal de MN i trencaments del DNA. Les toxines urèmiques, acumulades durant la MRC degut a la reducció del filtrat glomerular, poden estar involucrades tant en l’evolució de la malaltia, com en l’increment de dany genètic dels malalts . Així, aquest ambient urèmic i la inflamació crònica es creu que poden estar involucrats en la reparació de ferides, accentuant el dany renal dels pacients. La fibrosi tubulo-intersticial és el resultat d’una reparació aberrant on el teixit epitelial és substituït per una cicatriu produïda per l’acumulació de matriu extracel·lular. Per a millorar la comprensió dels efectes de les toxines urèmiques en la reparació de les ferides i en el procés fibròtic, un altre objectiu ha estat avaluar in vitro l’efecte de quatre compostos resultants del estrès carbonil (GO, MGO, MDA i HHE) sobre la capacitat de reparar lesions en l’epiteli tubular. Cal emfatitzar que aquest ha estat el primer cop que s’avaluen l’efecte del compostos reactius de carbonil (RCC) en la reparació de ferides en el ronyó. Els nostres resultats mostren que els RCC tenen efectes diferenciats en la reparació de ferides. Mentre el MDA i el GO endarrereixen el tancament de les ferides mitjançant la disrupció de la vimentina i la desciliació de les cèl·lules tubulars, l’HHE i en menor grau el MGO, produeixen canvis morfològics, transcriptòmics i proteics en les cèl·lules tubulars compatibles amb la anomenada transició epiteli-mesènquima (EMT). La lleu disrupció de la vimentina observada després d’aquests tractaments, evitaria un increment en la capacitat de migració propi d’una completa EMT.

The patients suffering from chronic kidney disease (CKD) have high incidence of cancer and genetic damage levels due to several causes such as genetic instability (due to DNA repair defects), genotoxic effect of some uremic toxins, antioxidant reduction and oxidative stress induced by the dialysis process. It is believed that the use the use of new dialysis techniques and supplement the patient’s therapy with antioxidants could help to reduce DNA damage in CKD patients and minimize its consequences. In this context, an important objective of this Thesis was to study the DNA damage of CKD patients and to evaluate whether the different dialysis techniques can modulate de DNA damage observed in the patients. For this, we realized the following studies: (I) a transversal study of the DNA damage in a 373 CKD patients and 179 controls population; (II) a follow up study about the effect of the time in hemodialysis (HD) on the DNA damage levels of 70 patients submitted in HD; (III) a follow-up study, in a 33 patients population, about the effects on DNA damage that produced the switch from HD to hemodiafiltration; (IV) a follow-ip study about the effect on DNA damage and antioxidant capacity that produce the switch from polysulfone HD membrane to vitamin E-coated polysulfone membranes. Our results show that CKD patients had high levels of genetic damage (measured as micronucleus, MN, frequency in peripheral blood lymphocytes) and genomic instability (radiosensitivity). We also observed that the HD helped to reduce DNA damage levels and increased the repair capacity in CKD patients. Our data showed that hemodiafiltration is a good alternative to HD to reduce genetic damage levels and increase the antioxidant capacity of CKD patients. However the use of vitamin E-covered membranes reduced oxidized DNA bases, it failed to reduce antioxidant capacity and the basal frequency of MN and DNA breaks. The glomerular filtration reduction of CKD patients leads to uremic toxins accumulation. These compounds can be involved both in the progression of the disease and in the high levels of DNA damage found in this patients. It has been reported that uremic milieu and chronic inflammation are involved in wound healing and enhanced kidney damage in CKD patients. Tubulo-interstitial fibrosis results from an aberrant wound-healing ability the normal epithelial tissue is substituted for scar tissue caused by accumulation of extracellular matrix proteins. To better comprehend the effect of uremic toxins in wound healing and fibrosis, another objective of this Thesis was to evaluate, in vitro, the effects of four compounds resulting from carbonyl stress (Glyoxal (GO), methylglyoxal (MGO), malonyldialdehyde (MDA) and 4-hydroxy-hexenal (HHE)) on the wound healing capacity of the proximal tubular epithelia. This is the first study that evaluates reactive carbonyl compounds (RCC) effects on renal wound healing. Our findings showed that RCC differentially affects wound healing in renal proximal cells. Our data demonstrated that MDA and GO delay wound closure mediated by vimentin disruption and deciliation. In contrast, HHE treated cells (and MGO in minor degree) exhibited mesenchymal-like phenotype but we hypothesize that minor vimentin disruption observed prevent migration enhancement.