Daño genómico como biomarcador de la enfermedad renal crónica

Abstract

La enfermedad renal crónica (ERC) se define como la pérdida progresiva de la tasa de filtración glomerular, que se traduce en el deterioro de la función renal a largo plazo. Los pacientes con ERC tienen una alta incidencia de enfermedad cardiovascular y cáncer, probablemente originados por la elevada inestabilidad genómica de los propios pacientes. Esto junto con la acumulación de compuestos pro-inflamatorios y pro-oxidantes, originados por la propia enfermedad y por el estrés oxidativo al que están sometidos durante el proceso de diálisis, hace que estos pacientes presenten elevados niveles de daño genómico. En este contexto, se planteó como objetivo principal de esta tesis doctoral estudiar el daño genético de los pacientes con ERC y evaluar el efecto modulador sobre el daño genómico de los suplementos antioxidantes y del cambio de dializador. Para ello, se han realizado los estudios siguientes: 1) Un estudio transversal, evaluando el daño genético con el ensayo del cometa, en una población de 415 pacientes con ERC y 187 controles; 2) un estudio longitudinal de 25 pacientes con ERC sometidos a HD y suplementados con mosto durante 6 meses, para evaluar el posible efecto antioxidante sobre el daño genómico en estos pacientes; 3) un estudio longitunal, en una población de 34 pacientes, para evaluar los efectos sobre el daño genómico del cambio de terapia de hemodiálisis convencional a hemodiafiltración on-line; 4) un estudio longitudinal de la evolución del daño genómico y oxidativo en pacientes sometidos a un trasplante renal. Los resultados nos indican que los pacientes con ERC tienen altos niveles de daño oxidativo y que el daño genómico es un buen biomarcador del estatus de estos pacientes y a la vez un indicador de un mal pronóstico para los pacientes en hemodiálisis. También observamos que la suplementación con antioxidantes, concretamente con mosto, reduce el daño oxidativo de los pacientes con ERC, evaluado mediante el ensayo del cometa. A pesar de que la hemodiafiltración on-line es una técnica más avanzada los pacientes que cambian de hemodiálisis convencional a hemodiafiltración on-line no muestran un descenso significativo en sus niveles de daño genómico. Hemos podido comprobar que los niveles de daño genómico y oxidativo incrementan significativamente después del trasplante, encontrando las frecuencias más altas de daño en aquellos pacientes que habían recibido el riñón de un donante muerto. Los pacientes después del trasplante mejoran significativamente diversos biomarcadores como glucosa, albumina, calcio, presión arterial o urea. La inestabilidad genómica de los pacientes se mantiene incluso después del trasplante renal. Dado que esta inestabilidad genómica continúa a pesar de las diferentes alternativas y terapias utilizadas, se estudiaron polimorfismos genéticos que nos permitieran explicar estos resultados. Por ello genotipamos 722 individuos, para 38 SNPs. Los resultados sugieren que existen multitud de asociaciones con diferentes genes relacionados directamente con la enfermedad y con patologías afines a la misma, como predisposición al cáncer, hipertensión, diabetes, etc. Otros genes mostraron asociación con los parámetros bioquímicos característicos de la ERC. Se encontraron polimorfismos en genes implicados en el control de la reparación del daño en el DNA, que mostraron asociación con el daño oxidativo y con el daño observado en el ensayo de micronúcleos.

Chronic kidney disease (CKD) is defined as the progressive loss of glomerular filtration rate, which results in a deterioration of renal function over time. CKD patients have a high incidence of cardiovascular disease and cancer, probably caused by the high genomic instability characteristic of this type of patients. This high genomic instability together with the accumulation of pro-oxidant and pro-inflammatory compounds makes these patients have high levels of genomic damage. The genotoxic compounds present in CKD patients are originated by the disease itself and by oxidative stress, to which they are subjected during the dialysis process; All the process leads to patients towards a progressive deterioration and a progress of the disease with multiple complications (hypertension, hyperglycemia, cancer, etc.). In this context, it was proposed as main objective of this thesis to study the levels of genetic damage present in patients with CKD, evaluating the modulatory effect of antioxidant supplements, and changes at the dialyzer. To this end, the following studies have been performed: 1) a cross-sectional study evaluating the levels of genetic damage using the comet assay, in a population of 415 CKD patients and 187 controls. 2) a longitudinal study of 25 patients with CKD undergoing HD and supplemented with grape juice for 6 months to evaluate the possible antioxidant effect on genomic damage levels in these patients. 3) a longitunal study in a population of 34 patients, to evaluate the effects on genomic damage bye changing conventional hemodialysis therapy bye hemodiafiltration on-line. 4) a longitudinal study of the evolution of genomic and oxidative damage levels in patients undergoing kidney transplantation. The results confirm that patients with CKD have high levels of oxidative damage and genomic damage. In addition we stated the genomic damage is a good biomarker of the status of these patients and poor prognosis for patients on hemodialysis. We have also observed that supplementation with antioxidants (specifically unfermented grape juice), reduces oxidative damage in patients with CKD, as determinated by evaluated the comet assay. Although online hemodiafiltration is a more advanced technique patients switching from conventional hemodialysis on-line hemodiafiltration not show a significant decrease in their levels of genetic damage. We have found that although the renal transplant is the best option for patients in the final stages of CKD, the levels of genomic and oxidative damage increased significantly after transplantation. The highest levels of damage were observed in those patients who had received the kidney from dead donor. Although patients after transplantation significantly improved various biomarkers such as glucose, albumin, calcium, blood pressure or urea, genomic instability of patients remains even after kidney transplantation. Since genomic instability continues, despite the different alternatives and therapies used, we assumed the existence underlying genetic variants that allow us to explain these results. Therefore we genotyped 722 individuals, by ysing 38 SNPs. The results showed many associations with different genes directly related to the pathologies and/or related to CKD, as predisposition to cancer, hypertension, and diabetes. Other genes showed association with the biochemical parameters characteristic of CKD. Moreover, we detected different polymorphisms in genes involved in controlling the repair of DNA damage, associated with the levels of oxidative damage and chromosome damage.