como se describió anteriormente, las diversas causas sugeridas para GSFS en humanos todos los podocitos Diana. El daño de los podocitos conduce al borrado del proceso del pie y, finalmente, al desprendimiento de la MBG. Se forman adherencias entre la MBG denudada y la cápsula de Bowman, y las células epiteliales parietales (PEC) comienzan a producir matriz extracelular (MEC), lo que causa las lesiones típicas de la GSFS ., Los modelos animales utilizados para investigar las GSFS inducen daño a los podocitos y, por lo tanto, imitan las GSFS humanas.
modelo de riñón Remanente
el modelo animal más utilizado para GSFS es el modelo de riñón reducido o remanente en ratas. En este modelo, 4/6 o 5/6 de la masa renal se extrae mediante la resección quirúrgica de un riñón y la ligadura de las ramas de la arteria renal o polectomías para reducir uno o dos tercios de la masa renal en el riñón contralateral . La mayoría de los estudios utilizan el modelo de ablación 5/6, ya que induce hipertensión, daño renal pronunciado y GSFS., El modelo de reducción de masa renal 4/6 se utiliza como una variante más leve, ya que no induce hipertensión, y solo disfunción renal moderada y glomeruloesclerosis .
para compensar la pérdida de masa renal, se produce crecimiento tubular y glomerular. El crecimiento Glomerular se logra tanto por hiperplasia como por hipertrofia. El crecimiento de los podocitos es estructuralmente más lento, ya que ocurre solo a través de la hipertrofia. Por lo tanto, tanto el área capilar como de filtración para un solo podocito se agrandan dramáticamente., Como consecuencia, el filtrado no se puede filtrar en el espacio urinario lo suficientemente rápido, causando bloqueos que desvían el filtrado hacia el espacio entre los procesos del cuerpo y el pie de los podocitos. Estos cambios inadaptados eventualmente conducen a la destrucción celular y adherencias entre la MBG y la cápsula de Bowman que conducen a la esclerosis . Además, los estudios que utilizan modelos de polectomía muestran solo hipertensión moderada y desarrollo lento de glomeruloesclerosis. Esto está en contraste con los modelos de ligadura que causan hipertensión más pronunciada., La presencia de hipertensión y un rápido desarrollo de glomeruloesclerosis es causada por la marcada regulación de los componentes del sistema renina angiotensina, a saber, Ang II, en la zona inflamada peri-infarto en los modelos de ligadura, lo que lleva a cambios estructurales en los podocitos . El modelo de riñón remanente puede causar daño a los podocitos tanto a través de la hiperfiltración-hipertensión como a través de la vía Ang II, similar a lo que se ve en las GSFS humanas.
La mayoría de las cepas de ratas son susceptibles a la inducción de GSFS a través del modelo de riñón remanente., Las ratas Munich-Wistar tienen el beneficio de tener glomérulos superficiales que se pueden utilizar para la medición directa de factores hemodinámicos. En contraste, la mayoría de las cepas de ratón, incluyendo C57BL / 6, son resistentes al desarrollo de GSFS a través del modelo de riñón remanente. Los ratones 129Sv son susceptibles, pero la distribución anatómica de las ramas de la arteria renal en ratones dificulta la realización de una nefrectomía 5/6 reproducible .
también parece haber una diferencia dependiente del género en la susceptibilidad a GEFS., Los estudios que utilizan el modelo de riñón remanente en ratas Munich-Wistar y ratas Sprague-Dawley han demostrado que los estrógenos, principalmente estradiol, pueden proteger contra el desarrollo de FSGS .
Los estudios que utilizan el modelo de riñón remanente se llevan a cabo para el desarrollo de estrategias de tratamiento preventivo, así como para obtener una mayor comprensión de las patologías subyacentes., Utilizando este modelo se encontró que la inhibición de la síntesis de tromboxano , la administración de ácido clofíbrico (agente hipolipemiante) , troglitazona (agonista del receptor gamma activado por proliferador de peroxisomas) y Tranilast (agente antifibrótico) pueden mejorar la glomeruloesclerosis progresiva. En todos estos estudios se utilizaron ratas Sprague – Dawley de sexo masculino o femenino y se redujo la masa renal mediante la técnica de ligadura de la rama de la arteria renal., Otros estudios muestran que la ausencia de P21 funcional (WAF1 / CIP1) en la cepa de ratón 129 / Sv puede reducir la progresión a insuficiencia renal crónica y que los ratones knockout de apolipoproteína E no tienen un aumento de la lesión renal después de nefrectomía subtotal en presencia de hiperlipidemia , lo que sugiere un papel de esta proteína en el desarrollo de GSFS secundarias. Ambos estudios utilizaron polectomías Para inducir el modelo de riñón remanente.,
el modelo de riñón remanente está limitado en sus capacidades para imitar las GSFS humanas, ya que el daño se induce a través de un procedimiento agudo, mientras que en las GSFS humanas el daño se induce mucho más lento. Sin embargo, el modelo de riñón remanente puede ser utilizado en combinación con otras modalidades inductoras de GSFS, como inyecciones con puromicina o con hipertensión inducida. Estos modelos FSGS serán discutidos en los siguientes párrafos.
reducción de la masa Renal debida a enfermedad sistémica
la reducción de la masa renal es un evento secundario a ciertas patologías., En varios modelos animales, la disminución de la masa renal es el resultado del daño crónico a los vasos glomerulares debido a la hipertensión. En estos modelos, el FSGS se desarrolla de manera similar al modelo de riñón remanente, donde una disminución en la masa renal conduce a la disponibilidad de un número reducido de glomérulos para filtrar la misma cantidad de suero. Las técnicas para estudiar la hipertensión incluyen el uso de ratas propensas a la hipertensión Sabra, que son animales sensibles a la sal que desarrollan hipertensión cuando la comida y el agua del grifo se cargan con NaCl al 8%., Además, la hipertensión Renal puede ser causada por la administración de norepinefrina (NE) O Ang II. en este modelo se utilizan ratas macho Sprague – Dawley, a las que se les administra NE y Ang II por vía intravenosa durante 14 días, mientras que un oclusor vascular inflable mantiene la presión de perfusión renal en el riñón izquierdo en los niveles basales, y expone el riñón derecho a una presión de perfusión elevada . Además, se han investigado modelos de hiperlipidemia y obesidad como las ratas Zucker, así como el envejecimiento, la rata Munich-Wistar Frömter deficiente en nefrona .,
además de observar el efecto de la hipertensión sobre el desarrollo de la glomeruloesclerosis en estos dos modelos animales, las ratas Zucker muestran que el influjo temprano de macrófagos glomerulares precede a la glomeruloesclerosis . El envejecimiento de las ratas Munich-Wistar muestran que la glomeruloesclerosis dependiente de la edad se revierte después de la inhibición de la endotelina – 1. La endotelina-1 parece tener un efecto inhibitorio sobre la actividad del ciclo celular de los podocitos y la desdiferenciación. Cuando se administra un antagonista de la endotelina-1, los podocitos pueden volver a entrar en el ciclo celular y recuperarse de lesiones previas y relacionadas con la edad .,
El daño a los vasos glomerulares también puede ocurrir debido a los anticuerpos anti-fosfolípidos presentes en el lupus eritematoso sistémico (les) que ocluyen los vasos glomerulares y resultan en inflamación crónica. Esta inflamación crónica se cree que causa hipertensión similar a lo que se describe en el modelo de riñón remanente utilizando la ligadura. Se sabe que los ratones hembra NZBWF1 producen altos títulos de anticuerpos antinucleares. En estos ratones el riñón está protegido del daño por el bloqueo de TNF-α .
estos modelos animales son todas buenas representaciones de GSFS secundarias en humanos., Desafortunadamente, las GSFS secundarias son solo una pequeña parte de las GSFS humanas y el desarrollo de las GSFS a menudo se puede prevenir y / o retrasar mediante el tratamiento de estas causas subyacentes.
inducida por drogas
Adriamycin, puromycin, y streptozotocin son las drogas usadas sobre todo para inducir FSGS. Además, la literatura disponible describe un pequeño número de estudios realizados con ciclosporina y hormona de crecimiento , que no serán discutidos aquí.
La mayoría de las cepas de ratas son susceptibles a GSFS inducidas por adriamicina o puromicina., La mayoría de las cepas de ratones no lo son, a excepción de los ratones balb/c, que son susceptibles a las GEF inducidas por adriamicina .
Adriamycin es conocido como un antibiótico oncolítico que puede inducir proteinuria desde la segunda infusión en adelante, cuando se administra por vía intravenosa en ratas a 2 mg/kg en un intervalo de 3 semanas. Después de 16 semanas, se observa glomeruloesclerosis segmentaria con progresión a glomeruloesclerosis global y fibrosis tubulointersticial a las 24 semanas. Debido al aumento de los niveles séricos de urea, algunos de los animales no sobrevivirán más de 28 semanas., Cuando se administra en una dosis intravenosa única de 5 mg/kg, adriamicina causa esclerosis en un plazo de 6 meses en el 50% de los animales . Los estudios que serán discutidos utilizaron ratas macho Munich-Wister e inyectaron una sola dosis. Las dosis dadas varían de 1,5 a 5 mg/kg en ratas y de 10 a 15 mg/kg en ratones . Es importante probar la dosis antes de realizar experimentos, ya que adriamycin tiene una pequeña gama farmacéutica, fuera de la cual se vuelve tóxica. Además, se pueden observar diferencias en los lotes .
La Puromicina es un antibiótico que inhibe la síntesis de proteínas., La puromicina se puede administrar mediante múltiples inyecciones intraperitoneales con una administración inicial de 10 mg/kg seguida de 40 mg/kg cada 4 semanas o como una dosis intravenosa única de 50 mg/kg para causar nefrosis inducida por aminonucleósidos de puromicina (PAN). Después de la inyección, las ratas muestran una fase nefrótica temprana que alcanza su punto máximo a los 10 días con el proceso completo del pie, borramiento seguido de resolución aparente. Entre 10 y 13 semanas, se desarrolla proteinuria progresiva de nivel inferior con lesiones escleróticas segmentarias tempranas que conducen a esclerosis segmentaria bien definida a las 18 semanas .,
tanto adriamycin como puromycin se utilizan con frecuencia para inducir GSFS debido a sus fuertes efectos dosis–respuesta . Estos medicamentos a menudo se usan en el mismo estudio en dos grupos separados. Estos modelos se han utilizado para estudiar el análisis de micropuntura en serie de una sola nefrona mientras se desarrolla la glomeruloesclerosis . Los estudios de tratamiento FSGS para los que se utilizan modelos animales de adriamicina y puromicina muestran que la combinación de inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA) y bloqueadores de la Ang II no tienen un mejor efecto que la IECA sola ., Además, muestran que MAPK es esencial para la lesión de podocitos haciendo p38 MAPK una diana terapéutica potencial y que la vacunación con ADN CCL2 protege contra la lesión renal después de las inyecciones de adriamicina . En estos modelos animales también se estudiaron posibles nuevos biomarcadores para el inicio y la gravedad de las GSFS, como la fibronectina y el Rab-23, respectivamente. Los niveles séricos de fibronectina pueden mostrar un ligero pero significativo aumento 3 días antes de la aparición de depósitos de fibronectina glomerular por lo que es un biomarcador inespecífico para la predisposición de GEFS ., En el caso de Rab-23, se observa una vía de señalización autocrina en las células mesangiales mientras se desarrollan GSFS, lo que conduce a niveles elevados de Rab-23 en la orina y suprime esta vía. Por lo tanto, como biomarcador, los niveles de Rab-23 en orina tal vez indiquen la gravedad de las GSFS .
ambos fármacos causan daño tóxico directo a los podocitos, aumentan la permeabilidad de las células endoteliales glomerulares para moléculas más grandes y reducen la selectividad de la carga glomerular, lo que conduce a una lesión tubulointersticial ., Dado que estas vías son diferentes de las conocidas en las GEF humanas, la relevancia de estos modelos no está clara.
La estreptozotocina es una sustancia química natural, que es tóxica para las células beta productoras de insulina del páncreas. Puede ser utilizado para tratar cánceres de los islotes de Langerhans y en la investigación médica para inducir diabetes en modelos animales . La nefropatía diabética inducida en este modelo precede al desarrollo de GEFS., La inyección Intraperitoneal de 40 mg / kg en hámsters machos sirios de APA induce una hiperglucemia continua e hiperlipidemia con altos niveles de glucosa en orina, lo que resulta en lipidosis glomerular después de 1 mes. Después de 3 meses, se observa FGS con expansión mesangial. Esto es causado por un aumento de material similar a la membrana basal, gotas de lípidos y células de espuma. Especialmente la hiperlipidemia es crucial en este desarrollo ya que forma las gotitas lipídicas .,
Los estudios con hiperglucemia inducida por estreptozotocina en ratas Wistar macho de Munich muestran que la doxazina, un agente reductor de la presión arterial, reduce la albuminuria en un 80%, pero no tiene un efecto sobre la expansión mesangial o la progresión a glomeruloesclerosis. Por el contrario, el control glucémico adecuado evita los tres . La expresión génica alterada en la fase temprana de la enfermedad renal causada por la hiperglucemia puede ser crítica en estos animales .,
inducido por Virus
los modelos animales inducidos por Virus que se utilizan con mayor frecuencia en la investigación de FSGS son modelos basados en el VIH-1, en los que los ratones transgénicos expresan genes accesorios del VIH-1, como el Vpr . Estos ratones transgénicos se obtienen transfiriendo óvulos fertilizados de un híbrido entre C57BL / 6 y DBA/2 con Vpr y el promotor del gen nefrina o utilizando la línea de ratón Tg26 . Además, los macacos rhesus infectados con SIVmacR71 / 17e, un virus clonado de la inmunodeficiencia de los linfocitos trópicos de los simios (Sivan), se utilizan para estudiar las GSFS ., Como se mencionó anteriormente, el virus puede infligir daño a los podocitos, ya sea por infección directa de estas células o por la liberación de citoquinas inflamatorias. Además, el virus puede transferirse de las células T infectadas a las células epiteliales tubulares a través de sinapsis virales durante la adhesión celular . Los estudios que utilizan este modelo animal han demostrado la protección y la reversión de la glomeruloesclerosis mediante el tratamiento con Fluvastatina y el inhibidor de la cinasa dependiente de ciclina CYC202, respectivamente.
estos modelos animales son importantes para estudiar HIVAN ya que las células renales humanas también expresan genes del VIH-1., Sin embargo, HIVAN es una causa secundaria de FSGS y no amplía nuestro conocimiento de FSGS primarias.
modelos de orientación de podocitos de GFSS
desde que los podocitos fueron identificados como el principal objetivo celular en GFSS, se desarrollaron nuevos modelos animales. Los Genes que codifican para proteínas específicas de podocitos se dirigieron a obtener modelos knockout de ratones para FSGS. Mpv-17 y α-actinina 4 fueron los genes a los que se dirigieron con mayor frecuencia. Se discutirán ratones deficientes en podocina, así como el agotamiento de los podocitos por el anticuerpo Thy-1.1 y la toxina diftérica.,
la inactivación de Mpv-17 por inserción retroviral resulta en aplanamiento del proceso del pie y proteinuria dentro de los 30 días postparto, causada por una producción excesiva de radicales de oxígeno y acumulación de aductos de peroxidación lipídica. Después de 9-12 meses los ratones sucumben a la insuficiencia renal .
Los estudios que utilizan la inactivación de Mpv-17 muestran una depleción del ADN mitocondrial que afecta la piel, el oído interno y el riñón. Al inicio de la GSFS, apenas queda ADN mitocondrial en las células del penacho glomerular .
el gen α-actinina 4 codifica para la producción de una proteína de reticulación de actina., Las mutaciones puntuales en este gen causan una forma autosómica dominante de FSGS humanos. Hay una reducción significativa de ARNm y nefrina, un componente del diafragma de hendidura. El resultado es un citoesqueleto de actina rápidamente degradado y desregulado (causado por α-actinina-4) y deterioro del diafragma de hendidura (causado por nefrina), lo que lleva al desarrollo temprano de proteinuria y GSFS . En estudios con ratones mutados en α-actinina 4, se utilizan muestras para la comparación con la forma autosómica dominante de GEF humana causada por la misma mutación en α-actinina 4 .
La Podocina está codificada por el gen NPHS2., Las mutaciones en este gen causan formas familiares y esporádicas de síndrome nefrótico resistente a los esteroides y GEFS en humanos. Los ratones nphs2 knockout no desarrollan GSFS, sino esclerosis mesangial difusa. Estos ratones mueren de días a semanas después del nacimiento por insuficiencia renal . Sin embargo, cuando la podocina se inactiva en ratones adultos mediante el uso de la tecnología Cre-loxP, resulta en síndrome nefrítico y GSFS dentro de 4 semanas. Esto es seguido por glomeruloesclerosis difusa y lesión tubulointersticial .
se ha generado un modelo inducible para FSGS introduciendo la expresión del antígeno Thy-1.1 en podocitos., Thy-1.1 no se expresa en podocitos en ratones normales. El modelo de ratón se desarrolló inyectando Thy-1.1 de ratón humano en cigotos de ratones Thy-1.2 CBA x c57bi. Después de inyectar anticuerpos monoclonales anti-Thy-1.1, los podocitos y las células epiteliales parietales (PEC) se dañan, lo que provoca hipertrofia de podocitos y producción de matriz extracelular por PEC . La albuminuria aguda se induce en un día, y se acompaña de un rápido desarrollo de glomeruloesclerosis focal en el día 21. El Thy-1.,1 modelo de ratón transgénico es apropiado para estudiar específicamente la relación entre lesión de podocitos, albuminuria y desarrollo de GSFS, ya que se ha comprobado que en este modelo la severidad de GSFS se correlaciona con la extensión de la lesión de podocitos . En este modelo, también se ha demostrado que ACE-I es importante en la prevención del desarrollo de FSGS, posiblemente a través del bloqueo de la proliferación PEC .
La inducción de FSGS en animales transgénicos a través de la inyección de toxinas específicas de podocitos también se logró mediante el desarrollo de ratas que expresan receptores de toxina diftérica humana (hDTR) en los podocitos., Ratas Fisher fertilizadas fueron inyectadas con promotor de podocina / hDTR para desarrollar estos ratones transgénicos. Después de alcanzar la edad adulta, las ratas fueron inyectadas con toxina diftérica (DT, 1 ml/10 g) causando el agotamiento de los podocitos que transportan DT a su citoplasma dentro de los 7 días. Cuando se pierde el 20% de los podocitos, la expansión mesangial y la proteinuria leve se desarrollan sin pérdida de la función renal, lo que sugiere que se induce un mecanismo compensatorio., Después de la depleción del 40% de los podocitos, comienza a desarrollarse la formación de sinequia, proteinuria moderada y lesiones de FSGS incluyendo adherencias de GBM, migración de PEC y formación de ECM. Cuando más del 40% de los podocitos se agotan, se desarrolla la esclerosis global .
todos estos modelos afectan a los podocitos, ya sea por apuntar a los genes existentes y sus proteínas codificantes, o por la transfección de receptores específicos en los podocitos, que pueden ser dirigidos específicamente. Los modelos que utilizan genes existentes cubren menos del 8% de las causas humanas de FSGS., Ambos modelos de depleción de podocitos proporcionan información importante sobre la progresión continua de las GSFS de manera dependiente de la dosis, pero no abordan la causa de las GSFS primarias.
factores de permeabilidad circulante
Los estudios en animales han ayudado a probar la existencia de factores de permeabilidad circulante causales para GEFS al mostrar que las GEFS pueden ser inducidas en ratas después de la inyección con suero de pacientes con GEFS. Ambos estudios discutidos aquí usaron ratas Sprague-Dawley que fueron inyectadas con suero de GSFS probadas por biopsia en pacientes con enfermedad primaria., Estos estudios muestran que una sola inyección de suero del paciente FSGS causa albuminuria y proteinuria transitoria en ratas y que especialmente el suero de pacientes con la variante fsgs colapsante conduce a la retracción del penacho glomerular y daño de podocitos .
hasta la fecha, no hay consenso sobre qué factor candidato es el «factor FSGS» real o dónde se produce. Estos estudios apoyan la existencia de un factor de permeabilidad circulante, y tienen el potencial de identificar este «factor inductor de FSGS».,
desarrollo espontáneo de GSFS
en la literatura, solo se ha publicado un modelo de ratón de GSFS de desarrollo espontáneo. Los estudios que utilizan este modelo de ratón FGS / Nga han aparecido entre 1991 y 2004. El modelo de ratón se estableció después del cruzamiento interestreno de crías CBA/Nga y RFM/Nga. La cepa desarrolló espontáneamente lesiones de GSFS a los 3 meses y glomeruloesclerosis severa en el plazo de un año. Los estudios de este modelo de ratón revelaron depósitos densos en el mesangio que contienen IgA, IgM, C3 y el antígeno de la envoltura retroviral., La cría de estos animales fue posible hasta 18 generaciones .
un estudio utilizando este modelo de ratón mostró que el trasplante de médula ósea (BMT) de ratones normales a ratones FSGS mejora las FSGS y que el BMT o la transferencia de células madre hematopoyéticas purificadas de ratones FSGS a ratones normales indujo FSGS . Se realizó un estudio para localizar loci de rasgo cuantitativo (QTL) que afectan el índice de glomeruloesclerosis (GSI) en estos ratones. Se encontraron dos QTL en los cromosomas 8 y 10. La presencia de Gsi1 aumentó el GSI, mientras que la presencia de Gsi2 disminuyó el GSI .,
actualmente, solo quedan algunos embriones de este modelo de ratón en Japón, pero no parece que se realice ninguna investigación activa (Tabla 1).
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