Mecanismes moleculars implicats en la nefrotoxicitat per ciclosporina a (CsA): estudi dels efectes de la CsA en les vies ERK i PI3K

Abstract

La Ciclosporina A (CsA) és un immunosupressor àmpliament utilitzat per evitar el rebuig de l'òrgan trasplantat. Malgrat tot, el seu ús s'ha vist limitat pels seus marcats efectes nefrotòxics. En el ronyó s'observa una diferent sensibilitat a la CsA segons el tipus cel·lular, sent les cèl·lules dels túbuls proximals les més sensibles. En aquest sentit, diversos treballs anteriors demostren la capacitat de la CsA d'induir efectes tòxics directament sobre la cèl·lula tubular en cultiu. L'objectiu d'aquesta tesi ha estat estudiar els efectes tòxics de la CsA en cèl·lules derivades del túbul proximal de ratolins i intentar determinar els mecanismes moleculars implicats en la toxicitat per CsA. Per a aquest fi s'ha analitzat els efectes del tractament amb CsA en la viabilitat cel·lular i sobre dues importants vies de senyalització implicades en mecanismes de supervivència i mort com són les vies ERK 1/2 i PI3K. Els nostres resultats mostren que el tractament amb CsA indueix toxicitat i pèrdua de la viabilitat cel·lular de manera dosis i temps depenent. El tractament amb CsA també indueix l'activació d'ambdues vies, si bé amb diferents conseqüències fisiològiques. Així, l'activació d'ERK no participa en els efectes tòxics de la CsA mentre que el bloqueig d'algunes isoformes de PI3K resulta en un important rescat de la citotoxicitat. En analitzar els mecanismes que condueixen a aquests efectes, hem observat que els efectes de la CsA sobre la viabilitat i l'activació d'aquestes vies de senyalització venen mediades per la transactivació del receptor de EGF (EGFR). L'activació del EGFR depèn, al seu torn, de la secreció d'un o més factors en resposta a CsA i que actuarien per un mecanisme autocrí sobre la pròpia cèl·lula. En el procés d'activació de EGFR estarien implicades també les metal·loproteïnases de matriu (MMPs). Els nostres resultats mostren que aquest component secretat en resposta a CsA és un factor d'unió a heparina que actuaria a través de la unió a proteoglicans de tipus heparan sulfats (HSPGs) de la superfície cel·lular. En l'intent d'identificar aquest factor hem pogut descartar la implicació del TGF-β, a priori un bon candidat, i hem comprovat la implicació al menys indirecta de la Ciclofilina B (CypB), el receptor intracel·lular de la CsA. En conclusió, els nostres resultats demostren que la CsA és capaç d'induir diferents respostes en les cèl·lules PCT3, on part d'aquest efectes vindrien mediats per un "loop" autocrí en la que es secretaria un factor d'unió a heparina que activaria EGFR i desencadenaria l'activació de ERK, PI3K i la toxicitat cel·lular. En un futur, la identificació dels factors secretats en resposta a CsA podria aportar una valuosa informació en el tractament de la nefrotoxicitat crònica per CsA.

The immunosuppressor cyclosporine A (CsA) has been widely used to prevent organ transplant rejection. The beneficial effects of CsA are restricted by its toxic side effects, with nephrotoxicity being the most remarkable one. In the kidney, there is a site-selective action of CsA on the cells of the proximal tubular region of the nephron, preferentially in epithelial cells of the S3 segment. In addition, recent reports have concluded that CsA exerts a direct toxic effect on cultured proximal tubular cells. The aim oh the present thesis was to study the toxic effects of CsA on the PKSV-PCT (PCT3) cell line, derived from the convoluted portion of the proximal tubule of kidneys from transgenic mice. For this purpose we have analyzed the effects of CsA treatment on cell viability and on ERK 1/2 and PI3K pathways, two important signalling pathways involved in cell survival and death processes. Our results show that CsA treatment affected cell viability and induces activation of both ERK and PI3K pathways in a dose and time-dependent manner. ERK activation was not involved in CsA-induced toxic effects while inhibition of some PI3K isoforms resulted in a significant decrease of CsA-induced cytotoxicity. We have observed that CsA triggered effects on cell viability and ERK and PI3K pathways activation where mediated by matrix metalloproteinases (MMPs) and EGF receptor (EGFR) transactivation. EGFR activation in response to CsA was also dependent of the secretion of an heparin binding factor that would actuate through autocrine signalling. Cell surface proteoglycans of the heparin sulphate family (HSPGs) were also implicated in CsA triggered effects. To further explore the underlying mechanism of CsA triggered effects, we tried to identify the secreted factor responsible of CsA effects. Although TGF-β was a suitable candidate, our results show that it was not involved. Moreover, our results show that Cyclophilin B, the CsA intracellular receptor, was probably implicated in CsA effects. In conclusion, our results show that CsA is able to trigger different cell responses in PCT3 cells with different physiological outcomes. These effects would be mediated by an autocrine loop where an heparin binding factor would be secreted and would activate EGFR thus leading to ERK and PI3K activation and cell toxicity. In a future, the identification of the secreted factors in response to CsA could give us valuable information in the treatment of CsA-induced chronic nephrotoxicity.