Introducción
La proteína relacionada con la paratirina (PTHrP) y su receptor PTH1R están en el riñón, donde tienen capacidad de modular la función renal1. Estudios pioneros de Soifer et al2, en los años noventa, implicaron a la PTHrP en los mecanismos de daño y/o reparación del epitelio tubular tras el fracaso renal agudo isquémico. Desde entonces, la mayoría de las investigaciones, si no todas, se han centrado en el estudio de nefropatías experimentales caracterizadas por lesión tubulointersticial.
Recientemente, en nuestro grupo nos hemos planteado que la implicación de la PTHrP en la patología renal pudiera estar no sólo limitada a enfermedades renales con afección tubular, sino también en enfermedades glomerulares, como es el caso de la nefropatía diabética (ND)3.
La ND, principal causa de la enfermedad renal crónica en los países desarrollados, se caracteriza por una fase inicial de hipertrofia tanto glomerular como tubular, seguida por un incremento de la excreción urinaria de albúmina (EUA), acompañada por la pérdida progresiva de la función renal4-7.
Nuestro grupo ha estudiado los posibles cambios de expresión de la PTHrP en el riñón diabético utilizando un modelo de DM-1 inducido por la estreptozotocina3. Este modelo, considerado "el caballo de batalla" para los estudios experimentales en el campo de la ND, se caracteriza por el desarrollo, de forma rápida, de hipertrofia renal e incremento en la EUA8,9.
En los ratones diabéticos, observamos, en el riñón, un incremento significativo en la expresión (proteica) de PTHrP y de su receptor PTH1R (común para PTH y PTHrP), a partir de las 2 semanas de la inducción de la diabetes, que se mantuvo durante las 8 semanas del estudio3. Además, el estudio inmunohistológico renal en los animales diabéticos mostró una intensa tinción de ambas proteínas, tanto glomerular como tubular.
Es interesante destacar que, a diferencia de los animales sanos, los túbulos de los riñones diabéticos presentaron tinción de PTHrP a nivel nuclear. En los últimos años se ha reconocido un dominio de localización nuclear (NLS), situado en la región 88-106 de PTHrP. Estos hallazgos indican acciones intracrinas de la PTHrP en el riñón diabético10,11.
Mediante una aproximación in vitro, observamos que células renales, cultivadas en un medio con elevada concentración de glucosa (25 mM), presentan un incremento en la expresión (proteica) de la PTHrP y del PTH1R tanto en células tubuloepiteliales como en células mesangiales y en podocitos. La sobreexpresión de PTHrP, pero no del PTH1R, fue inhibida por el losartán, un inhibidor de los receptores AT1 de la angiotensina II (Ang II). Este último hallazgo indica que la activación de la Ang II, hecho ampliamente estudiado en la ND12,13, podría tener como "diana mediadora" el sistema PTHrP/ PTH1R, del mismo modo que el observado en el fracaso renal agudo14. Sin embargo, también hay datos que indican que hay mecanismos independientes de los receptores AT1 que podrían ser los causales del aumento de expresión del PTH1R inducido por una elevada concentración de glucosa en estas células. En este sentido, estudios llevados a cabo en un modelo experimental de infusión de Ang II en rata demuestran un aumento de PTHrP y de PTH1R en el parénquima renal. Sin embargo, este agente vasoactivo no es capaz de ejercer un efecto similar, con respecto al PTH1R, en células mesangiales de rata ni en células tubuloepiteliales de ratón (MCT) in vitro15. Así, los mecanismos implicados en el aumento de PTH1R en el riñón diabético son, hasta el momento, desconocidos.
Estos datos en conjunto indican que se debe incluir también entre las alteraciones fisiopatológicas capaces de activar el sistema renal de PTHrP/PTH1R una alta concentración de glucosa. Por otro lado, la PTHrP parece ser capaz de actuar de forma autocrina/paracrina así como intracrina, en el riñón diabético.
Cambios morfológicos en la nefropatía diabética: hipertrofia renal y PTHrP
Se analizaron las consecuencias funcionales de la sobreexpresión crónica de la PTHrP3. Para ello se utilizaron ratones controles y animales transgénicos con sobreexpresión de PTHrP en el túbulo proximal. Observamos un incremento en el índice de hipertrofia renal en los animales diabéticos con sobreexpresión constitutiva de PTHrP comparado con los ratones controles sin sobreexpresión constitutiva de PTHrP.
Aunque los mecanismos asociados a la hipertrofia renal en la ND son todavía poco conocidos, la Ang II y el factor de crecimiento transformador beta (TGF-β1) parecen tener un papel relevante en esta condición12. Una elevada concentración de glucosa es capaz de estimular la expresión de TGF-β1; este factor puede transformar un estímulo mitogénico en hipertrófico en células tubuloepiteliales en cultivo16-19. En este sentido, la PTHrP es un factor mitogénico para las células tubuloepiteliales proximales, y ha mostrado actuar como efector del TGF-β1 al menos en algunos tipos celulares20-22.
Por otra parte, la PTHrP parece ser un importante factor regulador de la hemodinámica glomerular, y podría participar en la fisiopatología asociada a la hiperfiltración glomerular, favoreciendo el desarrollo de la hipertrofia renal en la diabetes23.
En los últimos años, el estudio24,25 de los mecanismos moleculares asociados al desarrollo de la ND se ha centrado en el inhibidor de las cinasas dependientes de ciclinas p27Kip1. Este modulador del ciclo celular parece tener un papel fundamental en el desarrollo de la hipertrofia celular glomerular en la ND24,25. Estudios preliminares de nuestro grupo han mostrado, tanto en células mesangiales humanas como en podocitos de ratón, que la sobreexpresión de p27Kip1, inducida por una elevada concentración de glucosa, se inhibe en presencia de anticuerpos neutralizantes de la acción de PTHrP. Estos hallazgos, preliminares, pondrían de manifiesto un mecanismo molecular por el cual la PTHrP participa en el proceso hipertrófico asociado al riñón diabético26,27.
Adicionalmente, hemos encontrado un aumento de PTHrP en el riñón de pacientes diabéticos, lo que proporciona las primeras evidencias de la implicación de la PTHrP en la patología renal humana27.
Cambios funcionales en la nefropatía diabética: proteinuria y PTHrP
Los animales diabéticos con sobreexpresión de PTHrP mostraron un incremento significativo en la EUA, asociado a un descenso significativo de proteínas plasmáticas, en comparación con los animales diabéticos sin sobreexpresión constitutiva de PTHrP. En este sentido, el análisis por regresión logística mostró un riesgo de desarrollar proteinuria 6 veces mayor en los animales con mayor expresión de PTHrP y PTH1R3.
Progresión del daño renal en la nefropatía diabética: inflamación y PTHrP
Junto con la expansión de la matriz del mesangio glomerular y la fibrosis intersticial, la infiltración de macrófagos, tanto glomerular como tubulointersticial, es una característica que ha sido ampliamente documentada en la ND durante los últimos años28,29. Así, biopsias procedentes de pacientes con ND muestran que las células inflamatorias se asocian a la progresión del daño renal y la fibrogénesis30.
Estudios desarrollados por Mesah-Brown et al31 en modelos animales de ND han revelado que la infiltración de células mononucleadas en el parénquima renal (el glomérulo es el lugar más afectado) se asocia con la liberación local de citocinas proinflamatorias, como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), y óxido nítrico. En estos estudios, el incremento de las concentraciones de TNF-α, tanto tisulares como urinarias, se correlaciona positivamente con la EUA, lo que indica la implicación del TNF-α en el desarrollo de microalbuminuria31.
Elegantes estudios clínicos de Navarro et al32-34, en pacientes con diabetes mellitus de tipo 2, han demostrado que desde estadios tempranos de la ND hay marcadores inflamatorios plasmáticos y urinarios que se correlacionan, de forma significativa e independientemente, con la EUA. Estos autores observaron que la excreción urinaria de TNF-α se incrementaba significativamente con la progresión de la enfermedad, así la media de las concentraciones urinarias de TNF-α eran de 7 pg/mg en los sujetos con una excreción normal de albúmina, de 13 pg/mg en los pacientes con microalbuminuria y de 18 pg/mg en los sujetos con albuminuria. La excreción urinaria de TNF-a no se correlacionó con sus concentraciones plasmáticas, lo que indica que esta citocina podría estar producida en el propio riñón33.
En este contexto, el aumento del sistema renal PTHrP/PTH1R en el ND podría favorecer la progresión del daño renal en el riñón diabético. Desde una perspectiva fisiopatológica, la PTHrP es un potente vasorrelajante y puede interaccionar con factores vasoactivos y afectar, como se comentó anteriomente, a la permebilidad y la hemodinámica glomerular23,35-37. Estos efectos parecen ocurrir por su interacción con PTH1R y posterior activación de la vía de señalización intracelular de NO/guanosinmonofosfato cíclico35. Además, debido a las características proinflamatorias/profibrogénicas de la PTHrP, incluida la inducción de la proteína quimiatrayente de monocito/macrófago (MCP)-1 e interleucina (IL)-6 en varios tipos celulares38-41, podría favorecer el proceso inflamatorio asociado al desarrollo de la enfermedad.
Es tentador especular que cualquiera de estos mecanismos podría contribuir a la relación entre el sistema PTHrP/PTH1R y la proteinuria en el modelo diabético. En cualquier caso, todos estos datos indican que cambios en el sistema renal PTHrP/PTH1R tienen un valor predictivo en el desarrollo de proteinuria en la ND experimental.
Aunque el modelo de STZ tiene sus limitaciones para estudiar los cambios histomorfológicos a largo plazo en el riñón diabético8,9, estos resultados pudieran tener implicaciones fisiopatológicas, ya que las concentraciones de proteinuria tienen un gran valor predictivo en la ND42,43.
En resumen, todos estos datos muestran que el sistema renal PTHrP/PTH1R está aumentado durante la diabetes experimental en ratones, y este aumento parece favorecer la progresión del daño renal en la diabetes.
La Ang II, principal péptido efector del sistema renina-angiotensina, parece estar implicada en el aumento de PTHrP, lo que indica un nuevo mecanismo de acción de los conocidos efectos renoprotectores de los antagonistas de Ang II en la ND y que, además, abre nuevas vías farmacológicas de intervención.
No existe conflicto de intereses.
Correspondencia: Dr. R.J. Bosch.
Laboratorio de Metabolismo Mineral y Óseo.
Fundación Jiménez Díaz.
Avda. Reyes Católicos, 2. 28040 Madrid. España.
Correo electrónico: ricardoj.bosch@uah.es
Recibido el 5-12-2006; aceptado para su publicación el 12-2-2007.