Mecanismos de acción del bloqueo SGLT2 en la protección cardiorrenal en la diabetes tipo 2

Abstract

La malaltia renal diabètica (MRD) és la principal causa d’inici de diàlisi en el món i s’acompanya d’una elevada morbimortalitat. Fins al 2016 només dos grups farmacològics que bloquegen el sistema renina-angiotensina (SRA): els inhibidors de l’enzim convertidor d’angiotensina (IECAs) i els antagonistes el receptor d’angiotensina II (ARA2), van demostrar frenar la progressió de la MRD. Recentment, dos grups farmacològics: els inhibidors del cotransportador de sodi-glucosa tipus 2 (iSGLT2) i els antagonistes selectius del receptor d’endotelina (ARE) han demostrat efectes protectors enfront de la progressió de la MRD. El present treball té com a objectiu estudiar l’efecte de la combinació de tots dos fàrmacs associats al bloqueig del SRA en la nefropatia diabètica experimental en el ratolí diabètic db/db. Per això es van tractar ratolins diabètics db/db amb un iSGLT2 (empagliflozina), un ARE (atrasentan), un IECA (ramipril) o les seves combinacions durant 8 setmanes. Es van analitzar els efectes d’aquests fàrmacs sobre paràmetres fisiològics i renals, enzims del SRA i l’expressió de gens d’estrès oxidatiu, inflamació i fibrosi. Adicionalment, es va realitzar un estudi de proteòmica en extractes corticals renals en els grups tractats amb empagliflozina, ramipril o les seves combinacions per identificar vies fisiopatològiques modulades de forma diferencial. Els resultats van demostrar que la triple teràpia amb empagliflozina, ramipril i atrasentan comparada amb ramipril en monoteràpia ofereix una major protecció enfront de la MRD mitjançant el control glucèmic, un major descens de la pressió arterial i la prevenció de la hiperfiltració glomerular. Aquesta teràpia exhibeix a més una major protecció enfront de les lesions renals diabètiques, disminuint l’expansió de la matriu mesangial glomerular i d’estrès oxidatiu. Comparada amb ramipril en monoteràpia, la tripe teràpia amb empagliflozina, ramipril i atrasentan estimula encara més l’expressió de l’enzim convertidor d’angiotensina 2 (ECA2) sobre l’enzim convertidor d’angiotensina (ECA) a nivell tant renal com sèric, indicant una major activació de l’ eix no-clàssic del SRA, amb efectes protectors a nivell sistèmic. Finalment, l’estudi de proteòmica va identificar entre altres, una proteïna associada a la membrana plasmàtica de 17 kDa (MAP17) que interacciona amb SGLT2 i s’incrementa amb empagliflozina. Aquesta proteïna podria ser un mecanisme a través del qual els iSGLT2 fossin capaços de modular altres transportadors. En conclusió, la triple teràpia amb empagliflozina, ramipril i atrasentan és superior al bloqueig simple del SRA amb ramipril a la MRD. Adicionalment, MAP17 podria estar relacionada amb els efectes renoprotectores dels iSGLT2.

La enfermedad renal diabética (ERD) es la principal causa de inicio de diálisis en el mundo y se acompaña de una elevada morbimortalidad. Hasta el 2016 solo dos grupos farmacológicos que bloquean el sistema renina-angiotensina (SRA): los inhibidores del enzima conversor de angiotensina (IECAs) y los antagonistas del receptor de angiotensina II (ARA2), habían demostrado frenar la progresión de la ERD. Recientemente, dos grupos farmacológicos: los inhibidores del cotransportador de sodio-glucosa tipo 2 (iSGLT2) y los antagonistas selectivos del receptor de endotelina (ARE) han demostrado efectos protectores frente a la progresión de la ERD. El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el efecto de la combinación de ambos fármacos asociados al bloqueo del SRA en la nefropatía diabética experimental en el ratón diabético db/db. Para ello se trataron ratones diabéticos db/db con un iSGLT2 (empagliflozina), un ARE (atrasentán), un IECA (ramipril) o sus combinaciones durante 8 semanas. Se analizaron los efectos de estos fármacos sobre parámetros fisiológicos y renales, enzimas del SRA y la expresión de genes del estrés oxidativo, inflamación y fibrosis. Además, se realizó un estudio de proteómica en extractos corticales renales en los grupos tratados con empagliflozina, ramipril o sus combinaciones para identificar vías fisiopatológicas moduladas de forma diferencial. Los resultados demostraron que la triple terapia con empagliflozina, ramipril y atrasentán comparada con ramipril en monoterapia ofrece una mayor protección frente a la ERD mediante el control glucémico, mayor descenso de presión arterial y prevención de la hiperfiltración glomerular. Esta terapia exhibe además una mayor protección frente a las lesiones renales diabéticas, disminuyendo la expansión de la matriz mesangial glomerular y el estrés oxidativo. Comparada con ramipril en monoterapia, la tripe terapia con empagliflozina, ramipril y atrasentán estimula aún más la expresión del enzima conversor de angiotensina 2 (ECA2) sobre el enzima conversor de angiotensina (ECA) a nivel tanto renal como sérico, indicando una mayor activación del eje no-clásico del SRA, con efectos protectores a nivel sistémico. Finalmente, el estudio de proteómica identificó entre otras, una proteína asociada a la membrana plasmática de 17 kDa (MAP17) que interacciona con SGLT2 y incrementa con empagliflozina. Esta proteína podría ser un mecanismo a través del cual los iSGLT2 son capaces de modular otros transportadores. En conclusión, la triple terapia con empagliflozina, ramipril y atrasentán es superior al bloqueo simple del SRA con ramipril en la ERD. Además, MAP17 podría estar relacionada con los efectos renoprotectores de los iSGLT2.

Diabetic kidney disease (DKD) is the leading cause of dialysis initiation in the world and it is associated to a greater morbidity and mortality. Before 2016, only two drug classes that blocked the renin-angiotensin system (RAS): the angiotensin converting enzyme inhibitors (ACEi) and the angiotensin II receptor blockers (ARB), had shown to delay DKD progression. Recently, two new drug classes: the sodium-glucose cotransporter 2 inhibitors (SGLT2i) and the endothelin receptor antagonists (ERA) have shown protective effects in DKD. The following study aimed to investigate the effects of the add-on therapy of SGLT2i and ERA on top of RAS blockade in the type 2 diabetic mice (db/db). For this purpose, diabetic db/db mice were treated with a SGLT2i (empagliflozin), an ERA (atrasentan), an ACEi (ramipril) or their combinations for 8 weeks. The effects of these treatments in physiological and kidney variables were evaluated. In addition, their effect on the RAS enzymes and the expression of genes related to oxidative stress, inflammation and fibrosis was also evaluated. A kidney cortex proteomic study was conducted to identify pathways modulated by empagliflozin, ramipril or their combination. Our study showed that the triple therapy with empagliflozin, ramipril and atrasentan compared to ramipril alone, exerts a greater protection against DKD progression through a better glycaemic control, increased blood pressure reduction and amelioration of glomerular hyperfiltration. Moreover, the combined therapy exhibits an increased protection against diabetic kidney injury, reducing mesangial matrix expansion and oxidative stress. In relation to RAS expression, the combination of SGLT2i, ERA and ACEi compared to ramipril alone, stimulates to a greater extent the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2)/angiotensin converting enzyme (ACE) ratio both in the kidney and serum. This finding indicates a greater activation of the protective non-classic RAS with the combined therapy treatment. Lastly, the kidney proteomic study identified, among other proteins, a membrane associated protein of 17 kDa (MAP17) that interacts with sodium-glucose cotransporter 2. This protein is increased in treatments with empagliflozin and may be involved in the mechanisms through which SGLT2i modulate other membrane transporters. In conclusion, the combination of empagliflozin, ramipril and atrasentan exerts greater beneficial effects in DKD than ramipril alone. Furthermore, MAP17 could be a protein involved in the protective mechanisms of SGLT2i.