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La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est la maladie monogéniquehumaine la plus fréquente (prévalence 1/800). Les gènes responsables de cette maladie sont PKD1(codant pour PC1) ou PKD2 (codant pour PC2). La maladie évolue vers l’insuffisance rénale terminale.Aujourd’hui, seul un traitement symptomatique est proposé aux malades. Les mécanismes à l’originede l’ADPKD sont mal connus. Les modèles animaux permettent de mieux comprendre laphysiopathologie d’une maladie. Il n’existe pas de bon modèle de polykystose (même causemoléculaire, même mode de transmission, même signes cliniques). En utilisant la transgénose degrands fragments, nous avons créé un modèle de surexpression de PKD2 humain. Le transgène estsous le contrôle de son promoteur naturel humain. Cette souris exprime deux fois plus de PC2 queles sauvages. Elle ne présente que quelques microkystes mais une tubulopathie associant défaut deconcentration des urines et protéinurie tubulaire. La surexpression de PC2 inhibe l’expression degènes codant pour des protéines de la matrice extracellulaire. Le phénotype cellulaire de cesanimaux est remarquable : un tiers des cellules présentent un nombre élevé de centrosomes. Cephénotype cellulaire a été retrouvé chez des souris sous exprimant Pkd2 et chez des souris sousexprimant Pkd1. Ce caractère multicentrosomique est corrigé en incubant les cellules avec uninhibiteur de CaMKII ou en croisant nos souris transgéniques avec une souris KO de Camk2. Nousavons réussi à lier CaMKII, la duplication des centrosomes et les polycystines, in vitro et in vivo. Ceciamène un éclairage nouveau sur la duplication du centrosome et la physiopathologie de l’ADPKD. / Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease (ADPKD) is the most common monogenic human disease (prevalence 1/800). Genes responsible for this disease are PKD1 (encoding PC1) or PKD2 (encoding PC2). The disease progresses to end stage renal disease. Today, only symptomatic treatment is offered to patients. The mechanisms underlying the ADPKD are unknown. Animals models allow better understand the disease’s pathophysiology. There is no good model of ADPKD (same molecular cause, same clinical signs). We created a mice model of human PKD2 overexpression. The transgène is under the control of its human natural promoter. This mouse expresses PC2 twice as much as the wild. It shows only few microcysts but tubulopathy involving lack of urine concentration and tubular proteinuria. PC2 overexpression inhibits the expression of genes encoding proteins of the extracellular matrix. The cellular phenotype of these animals is special : one third of the cells have a high number of centrosomes. This cellular phenotype was found in Pkd2 Knockout mice and in Pkd1 knockout mice. This multicentrosomic character is corrected by incubating the cells with a CaMKII inhibitor or by crossing our transgenic mice with Camk2 knockout mice. We propose a link between CaMKII, Centrosome duplication and polycystin in vitro and in vivo. This brings a new light on centrosome duplication and pathophysiology of ADPKD.

A maior parte dos casos de doença renal policística autossômica dominante (DRPAD) é causada por mutações no gene PKD1 (Polycystic Kidney Disease 1). O insulto por isquemia/reperfusão (IR) constitui-se em uma causa freqüente de lesão renal aguda, incluindo a população de pacientes com DRPAD, mas a relação entre policistina-1 e IR é essencialmente desconhecida. Uma vez que a policistina-1 modula proliferação, diferenciação celular e apoptose em sistemas de cultura de células, sua menor atividade biológica na DRPAD poderia favorecer um maior grau de lesão renal. Utilizamos uma linhagem endogâmica de camundongos 129Sv com uma mutação nula em Pkd1 para testar esta hipótese. Camundongos Pkd1+/- não apresentam cistos renais até 12 semanas de vida, constituindo-se em um modelo puro de haploinsuficiência para este gene. Um insulto IR bilateral de 32 min foi induzido em camundongos machos de 10-12 semanas de idade, heterozigotos e selvagens, por meio do clampeamento reversível de ambos os pedículos renais. Os animais foram analisados 48 h, 7 dias (d) e 14 d após o insulto. Camundongos Pkd1+/- apresentaram FENa, FEK e SCr mais elevadas que animais Pkd1+/+ 48 h após IR. O dano cortical residual foi mais severo em heterozigotos que em selvagens em todos os tempos avaliados. A marcação para PCNA também foi mais alta em camundongos Pkd1+/- que Pkd1+/+ 48 h e 7 d pós-IR, enquanto a taxa de apoptose e a infiltração inflamatória intersticial foram maiores em heterozigotos que em selvagens nos seguimentos de 48 h, 7 d e 14 d pós-IR. A expressão renal de p21 foi menor nos camundongos Pkd1+/- que Pkd1+/+ no tempo de 48 h pós-insulto, tanto no nível transcricional como traducional. Análises adicionais realizadas 6 semanas após o insulto IR revelaram dilatação tubular e formação de microcistos nos camundongos haploinsuficientes para Pkd1, assim como fibrose renal aumentada nesses animais, comparados aos camundongos selvagens. Por fim, um insulto de 35 min de isquemia/reperfusão acompanhou-se de uma mortalidade precoce substancialmente maior nos animais Pkd1+/-. Esses achados sugerem que isquemia/reperfusão induza uma lesão mais severa em rins de camundongos haploinsuficientes para Pkd1, um processo aparentemente dependente de uma deficiência relativa da atividade de p21, assim como dilatação tubular e formação de microcistos. Em conjunto, nossos resultados sugerem que a heterozigose para mutação nula em Pkd1 em camundongo (e talvez em humanos) esteja associada a um risco aumentado para lesão renal por isquemia/reperfusão e a um pior impacto desse insulto sobre a progressão da doença renal. / The majority of autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) cases are caused by mutations in the PKD1 gene. Ischemia/reperfusion is a frequent cause of acute kidney injury, including the ADPKD patient population, but the relationship between polycystin-1 and ischemia/reperfusion is essentially unknown. Since polycystin-1 modulates cell proliferation, cell differentiation and apoptosis in cell culture systems, its lower biological activity in ADPKD might amplify the degree of renal injury. Using an inbred 129Sv mouse line with a Pkd1-null mutation, 32-min renal ischemia/reperfusion was induced in 10-12 week-old male non-cystic mice, heterozygotes and wild types. The animals were analyzed at 48h, 7 days (d) and 14d after the insult. Pkd1+/- mice showed higher FENa, FEK and SCr than Pkd1+/+ animals at 48h of follow-up. The residual cortical damage was more severe in heterozygotes than wild types at all evaluated time points. The PCNA staining was also higher in Pkd1+/- than Pkd1+/+ mice at 48h and 7d, while cell apoptotic rates and the interstitial inflammatory infiltration were higher in heterozygotes than wild types at 48h, 7d and 14d postischemia/ reperfusion. The expression of p21 was lower in Pkd1+/- than Pkd1+/+ kidneys at 48h, both at the transcriptional and translational levels. Additional analyses performed 6 weeks after the insult showed tubular dilatation and microcyst formation in the haploinsufficient mice, and increased renal fibrosis in these animals compared to wild types. Thirty-fivemin ischemia/reperfusion, at last, was accompanied by a substantially higher early mortality of Pkd1+/- animals. These findings suggest that ischemia/reperfusion induces a more severe injury in kidneys of Pkd1- haploinsufficient mice, a process that is apparently dependent on a relative deficiency of p21 activity, as well as tubular dilatation and microcyst formation. Altogether, our results suggest that mouse Pkd1-null heterozygosity (and maybe human) is associated with a higher risk for renal ischemia/reperfusion injury and with a worse impact of this insult upon renal disease progression.

O desenvolvimento de hipertensão arterial (HAS) ocorre dez anos mais cedo em pacientes com doença renal policística autossômica dominante (DRPAD) comparados à população geral, estando presente em ~60% dos indivíduos afetados antes da perda de função renal. Déficit de concentração renal também se constitui em um achado precoce nesses pacientes. Atualmente se propõe que o sistema renina angiotensina desempenhe um papel central na HAS relacionada à DRPAD, enquanto diferentes explicações têm sido levantadas para justificar o defeito de concentração. Realizamos um cruzamento envolvendo um alelo floxed de Pkd1 com uma linhagem com expressão de nestina-Cre, de modo a gerar camundongos machos císticos viáveis (Pkd1cond/cond:Balcre, CI) com TFG preservada. Estes animais foram avaliados sistematicamente para uma série de parâmetros renais funcionais, morfológicos, celulares e moleculares. Análises paralelas foram conduzidas em camundongos haploinsuficientes para Pkd1 (Pkd1+/-, HT), os quais não desenvolvem cistos renais visíveis. Camundongos CI mostraram-se significantemente hipertensos na idade de 10-13 semanas, um fenótipo não observado em controles não císticos (Pkd1cond/cond, NC) e em animais haploinsuficientes para Pkd1. As frações de excreção de Na+ e K+ mostraram-se reduzidas e a concentração sérica de uréia discretamente elevada em camundongos CI, sugerindo reabsorção tubular de solutos aumentada. A expressão gênica de angiotensinogênio foi significantemente maior em rins CI que NC, enquanto análises imunoistoquímicas revelaram expressão da enzima conversora de angiotensina e do receptor AT1 em epitélio cístico renal. A excreção urinária de NO2 também se mostrou diminuída em camundongos CI, acompanhando-se de taxas aumentadas de proliferação celular e apoptose renais. A osmolalidade urinária máxima foi mais baixa em animais CI, um déficit não encontrado nos controles HT e NC. Interessantemente, uma tendência de níveis plasmáticos mais elevados de vasopressina foi observada em camundongos CI. Tomados em conjunto, esses resultados apoiam a hipótese de que a formação e o crescimento de cistos desempenham um papel importante no desenvolvimento de HAS na DRPAD e de que a ativação do sistema renina-angiotensina intrarrenal constitui-se em um mecanismo fundamental nesse processo. Nossos achados também sugerem fortemente que a expansão cística seja essencial para o desenvolvimento do déficit de concentração renal nessa doença, e são consistentes com a existência de áreas focais de compressão vascular e perfusão diminuída em rins com DRPAD. / Hypertension (SAH) develops ten years earlier in autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) patients compared with the general population, being present in ~60% of affected individuals before the loss of renal function. Renal concentrating deficit is also an early finding in these patients. It has been proposed that the renin-angiotensin system plays a central role in ADPKD-related SAH, while different explanations have been raised to justify the concentrating impairment. We bred a floxed allele of Pkd1 with a nestin Cre expressing line to generate viable, adult male cystic mice (Pkd1cond/cond:Balcre, CY) with preserved GFR. These animals were systematically evaluated for a series of renal functional, morphological, cellular and molecular parameters. Parallel analyses were carried out in Pkd1-haploinsuficient mice (Pkd1+/-, HT), which do not develop visible renal cysts. CY mice were significantly hypertensive by 10-13 weeks of age, a phenotype not seen in non-cystic controls (Pkd1cond/cond, NC) and Pkd1-haploinsufficient animals. The fractional excretion of Na+ and K+ were reduced and SUN slightly elevated in the CY mice, suggesting increased tubular solute reabsorption. Angiotensinogen gene expression was significantly higher in CY than NC kidneys, whereas immunohistochemical analyses revealed angiotensin-converting enzyme and AT1 receptor expression in renal cyst epithelia. Urine excretion of NO2 was also diminished in CY mice, along with increased rates of renal cell proliferation and apoptosis. Maximum urine osmolality was decreased in CY animals, a deficit not found in HT and NC controls. Interestingly, a trend toward increased serum vasopressin levels was observed in the CY mice. Taken together these results support the hypothesis that cyst formation and growth play an important role in the development of SAH in ADPKD and that activation of the intrarenal reninangiotensin system is a fundamental mechanism in this process. Our findings also strongly suggest that renal cyst expansion is essential for the development of renal concentrating deficit in this disease, and are consistent with the existence of focal areas of vascular compression and reduced perfusion in ADPKD kidneys.

Anormalidades miocárdicas destacam-se entre as manifestações cardiovasculares da doença renal policística autossômica dominante (DRPAD). Para investigar a patogênese dessas manifestações, analisamos o fenótipo cardíaco em camundongos com diferentes perfis de deficiência de Pkd1. Avaliamos o modelo Pkd1cond/cond:Nestincre (CI), com cistos renais e hipertensão, na idade de 20-24 semanas, e heterozigotos para mutação nula em Pkd1 (Pkd1+/-; HT) entre 10-13 semanas, representando um modelo não cístico de haploinsuficiência gênica. Animais Pkd1cond/cond (não cístico; NC) e Pkd1+/+ (selvagem, SV) foram usados como controles. Análises ecocardiográficas de camundongos CI e HT revelaram diminuição da fração de ejeção do ventrículo esquerdo, indicando disfunção sistólica. A relação E/A e o tempo de desaceleração foram consistentes com disfunção diastólica em animais CI. Ecocardiografia por speckle-tracking mostrou redução na deformidade cardíaca (strain) nos modelos CI e HT. Os corações de ambos os grupos apresentaram índices de apoptose maiores e fibrose discreta. Neste cenário, investigamos galectina-3 (Gal-3) como modificador potencial do fenótipo cardíaco na DRPAD. Duplos-mutantes Pkd1cond/cond:Nestincre;Lgals3-/- (CIG-) e Pkd1+/- ;Lgals3-/- (HTG-) cursaram com melhora da função sistólica e de strain comparados a CIs e HTs, não diferindo de NCs e SVs. Animais HTG- apresentaram melhora parcial da função diastólica. Apoptose e fibrose cardíaca mostraram-se reduzidas em CIG-s e HTG-s, alcançando valores similares a NCs e SVs. Análises de western blot revelaram expressão de Gal-3 maior em corações CIs que NCs, porém o mesmo não ocorreu entre HTs e SVs. Os duplos-mutantes não apresentaram diferença na ureia sérica quando comparados a CIs e HTs, assim como nas frações de excreção de Na+, Cl- e K+. Por fim, empregamos um modelo renal cístico grave, homozigoto para um alelo que impede a clivagem da policistina-1 no sítio GPS (Pkd1V/V; VV), e mostramos que a ausência de galectina-3 aumentou a sobrevida em animais Pkd1V/V;Lgals3-/- (VVG-). Nossos resultados demonstram disfunção e alterações de deformidade miocárdica em diferentes modelos de deficiência de Pkd1, à semelhança da DRPAD humana, e revelam que knockout de Gal-3 resgata significativamente este fenótipo / Myocardial abnormalities stand out among ADPKD cardiovascular manifestations. To elucidate their pathogenesis, we analyzed the cardiac phenotype in distinct models of Pkd1-deficiency. We evaluated Pkd1cond/cond:Nestincre (CY) cystic, hypertensive mice at 20-24 weeks of age, and Pkd1+/- (HT) noncystic mice at 10-13 weeks, a model of gene haploinsufficiency. Pkd1cond/cond (noncystic; NC) and Pkd1+/+ (wild type, WT) animals were used as controls. Echocardiographic analyses in CY and HT mice revealed decreased left ventricle ejection fraction (LVEF), indicating systolic dysfunction, as well as E/A ratios and deceleration times consistent with diastolic dysfunction in CY animals. Speckle-tracking echocardiography showed reduced cardiac deformability in both models. CY and HT hearts presented higher apoptotic rates and mild fibrosis. In this scenario, we investigated galectin-3 (Gal-3) as a potential modifier of the ADPKD cardiac phenotype. Double mutants Pkd1cond/cond:Nestincre;Lgals3-/- (CYG-) and Pkd1+/-;Lgals3-/- (HTG-) displayed improved systolic and deformability parameters compared to single mutants, while such values did not differ from NCs and WTs. HTG-s presented a partial improvement in diastolic function. CYG- and HTG- hearts showed decreased apoptosis and fibrosis, reaching NC and WT baselines. Western blot analyses revealed higher Gal-3 expression in CY than NC hearts but no difference between HT and WT mice. CYG- and HTG- animals showed no difference in BUN and in the fractional excretion of Na+, Cl- and K+ compared to CYs and HTs. We also employed a more severe renal cystic model, homozygous for an allele that hinders polycystin-1 cleavage at the GPS site (Pkd1V/V; VV), and showed that Pkd1V/V;Lgals3-/- mice present longer survival than VVs. Our findings demonstrate myocardial dysfunction and abnormal deformability in different Pkd1-deficient models, reproducing human ADPKD, and reveals that Gal-3 knockout significantly rescues this phenotype

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-27 / A cafeína tem sido considerada um fator de risco para o crescimento dos cistos na Doença Renal Policística Autossômica Dominante (DRPAD) devido ao aumento de secreção de fluido e proliferação celular induzidos pelo acúmulo de adenosina monofosfato cíclico (AMPc’), resultante da inibição da fosfodiesterase. O presente estudo teve como objetivos quantificar a ingestão de cafeína discriminando entre suas fontes dietéticas, avaliar o conhecimento sobre a necessidade de restrição de cafeína pelos pacientes com DRPAD e determinar a associação entre o consumo de cafeína e os dados clínicos e laboratoriais destes pacientes. A avaliação dos hábitos alimentares e do consumo de cafeína foi realizada através de três recordatórios de 24 horas, em dias não consecutivos e o conhecimento sobre a restrição de cafeína, considerado como orientação prévia, foi avaliado ao término da última entrevista com o paciente. Foram incluídos no estudo 102 pacientes com DRPAD (68F/34M, 38±14 anos), acompanhados no Ambulatório de Rins Policísticos da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) e 102 indivíduos saudáveis (74F/28M, 39±12 anos). Os dados clínicos, laboratoriais e parâmetros ultrassonográficos renais foram obtidos do prontuário destes pacientes. A ingestão de cafeína foi significantemente menor no grupo de pacientes DRPAD quando comparados aos controles (85,7 versus 134 mg/dia) e o volume renal não se correlacionou com a ingestão de cafeína. De acordo com as respostas, detectou-se que 63% dos pacientes DRPAD foram previamente orientados quanto à restrição de cafeína. Os pacientes nãoorientados, que consumiam significantemente mais cafeína do que os orientados, eram significantemente mais velhos, e apresentavam níveis significantemente maiores de creatinina sérica e menores de Taxa de Filtração Glomerular (TFG) estimada. A porcentagem de pacientes hipertensos e com Doença Renal Crônica (DRC) estágio 3 era maior neste grupo, porém sem atingir significância estatística. O volume renal tendeu a ser maior no grupo de pacientes não-orientados, mas sem significância estatística. A análise de regressão linear multivariada revelou que a idade, presença de hipertensão e DRC estágio 3 se associaram com o volume renal na amostra total. Em conclusão, o consumo de cafeína encontrou-se reduzido na presente amostra de pacientes com DRPAD, provavelmente, devido à orientação prévia quanto à necessidade de restrição. A cafeína não se associou de maneira independente com o volume renal, o qual sofreu maiores influências da idade, presença de hipertensão e DRC. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

O desenvolvimento de hipertensão arterial (HAS) ocorre dez anos mais cedo em pacientes com doença renal policística autossômica dominante (DRPAD) comparados à população geral, estando presente em ~60% dos indivíduos afetados antes da perda de função renal. Déficit de concentração renal também se constitui em um achado precoce nesses pacientes. Atualmente se propõe que o sistema renina angiotensina desempenhe um papel central na HAS relacionada à DRPAD, enquanto diferentes explicações têm sido levantadas para justificar o defeito de concentração. Realizamos um cruzamento envolvendo um alelo floxed de Pkd1 com uma linhagem com expressão de nestina-Cre, de modo a gerar camundongos machos císticos viáveis (Pkd1cond/cond:Balcre, CI) com TFG preservada. Estes animais foram avaliados sistematicamente para uma série de parâmetros renais funcionais, morfológicos, celulares e moleculares. Análises paralelas foram conduzidas em camundongos haploinsuficientes para Pkd1 (Pkd1+/-, HT), os quais não desenvolvem cistos renais visíveis. Camundongos CI mostraram-se significantemente hipertensos na idade de 10-13 semanas, um fenótipo não observado em controles não císticos (Pkd1cond/cond, NC) e em animais haploinsuficientes para Pkd1. As frações de excreção de Na+ e K+ mostraram-se reduzidas e a concentração sérica de uréia discretamente elevada em camundongos CI, sugerindo reabsorção tubular de solutos aumentada. A expressão gênica de angiotensinogênio foi significantemente maior em rins CI que NC, enquanto análises imunoistoquímicas revelaram expressão da enzima conversora de angiotensina e do receptor AT1 em epitélio cístico renal. A excreção urinária de NO2 também se mostrou diminuída em camundongos CI, acompanhando-se de taxas aumentadas de proliferação celular e apoptose renais. A osmolalidade urinária máxima foi mais baixa em animais CI, um déficit não encontrado nos controles HT e NC. Interessantemente, uma tendência de níveis plasmáticos mais elevados de vasopressina foi observada em camundongos CI. Tomados em conjunto, esses resultados apoiam a hipótese de que a formação e o crescimento de cistos desempenham um papel importante no desenvolvimento de HAS na DRPAD e de que a ativação do sistema renina-angiotensina intrarrenal constitui-se em um mecanismo fundamental nesse processo. Nossos achados também sugerem fortemente que a expansão cística seja essencial para o desenvolvimento do déficit de concentração renal nessa doença, e são consistentes com a existência de áreas focais de compressão vascular e perfusão diminuída em rins com DRPAD. / Hypertension (SAH) develops ten years earlier in autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) patients compared with the general population, being present in ~60% of affected individuals before the loss of renal function. Renal concentrating deficit is also an early finding in these patients. It has been proposed that the renin-angiotensin system plays a central role in ADPKD-related SAH, while different explanations have been raised to justify the concentrating impairment. We bred a floxed allele of Pkd1 with a nestin Cre expressing line to generate viable, adult male cystic mice (Pkd1cond/cond:Balcre, CY) with preserved GFR. These animals were systematically evaluated for a series of renal functional, morphological, cellular and molecular parameters. Parallel analyses were carried out in Pkd1-haploinsuficient mice (Pkd1+/-, HT), which do not develop visible renal cysts. CY mice were significantly hypertensive by 10-13 weeks of age, a phenotype not seen in non-cystic controls (Pkd1cond/cond, NC) and Pkd1-haploinsufficient animals. The fractional excretion of Na+ and K+ were reduced and SUN slightly elevated in the CY mice, suggesting increased tubular solute reabsorption. Angiotensinogen gene expression was significantly higher in CY than NC kidneys, whereas immunohistochemical analyses revealed angiotensin-converting enzyme and AT1 receptor expression in renal cyst epithelia. Urine excretion of NO2 was also diminished in CY mice, along with increased rates of renal cell proliferation and apoptosis. Maximum urine osmolality was decreased in CY animals, a deficit not found in HT and NC controls. Interestingly, a trend toward increased serum vasopressin levels was observed in the CY mice. Taken together these results support the hypothesis that cyst formation and growth play an important role in the development of SAH in ADPKD and that activation of the intrarenal reninangiotensin system is a fundamental mechanism in this process. Our findings also strongly suggest that renal cyst expansion is essential for the development of renal concentrating deficit in this disease, and are consistent with the existence of focal areas of vascular compression and reduced perfusion in ADPKD kidneys.

Anormalidades miocárdicas destacam-se entre as manifestações cardiovasculares da doença renal policística autossômica dominante (DRPAD). Para investigar a patogênese dessas manifestações, analisamos o fenótipo cardíaco em camundongos com diferentes perfis de deficiência de Pkd1. Avaliamos o modelo Pkd1cond/cond:Nestincre (CI), com cistos renais e hipertensão, na idade de 20-24 semanas, e heterozigotos para mutação nula em Pkd1 (Pkd1+/-; HT) entre 10-13 semanas, representando um modelo não cístico de haploinsuficiência gênica. Animais Pkd1cond/cond (não cístico; NC) e Pkd1+/+ (selvagem, SV) foram usados como controles. Análises ecocardiográficas de camundongos CI e HT revelaram diminuição da fração de ejeção do ventrículo esquerdo, indicando disfunção sistólica. A relação E/A e o tempo de desaceleração foram consistentes com disfunção diastólica em animais CI. Ecocardiografia por speckle-tracking mostrou redução na deformidade cardíaca (strain) nos modelos CI e HT. Os corações de ambos os grupos apresentaram índices de apoptose maiores e fibrose discreta. Neste cenário, investigamos galectina-3 (Gal-3) como modificador potencial do fenótipo cardíaco na DRPAD. Duplos-mutantes Pkd1cond/cond:Nestincre;Lgals3-/- (CIG-) e Pkd1+/- ;Lgals3-/- (HTG-) cursaram com melhora da função sistólica e de strain comparados a CIs e HTs, não diferindo de NCs e SVs. Animais HTG- apresentaram melhora parcial da função diastólica. Apoptose e fibrose cardíaca mostraram-se reduzidas em CIG-s e HTG-s, alcançando valores similares a NCs e SVs. Análises de western blot revelaram expressão de Gal-3 maior em corações CIs que NCs, porém o mesmo não ocorreu entre HTs e SVs. Os duplos-mutantes não apresentaram diferença na ureia sérica quando comparados a CIs e HTs, assim como nas frações de excreção de Na+, Cl- e K+. Por fim, empregamos um modelo renal cístico grave, homozigoto para um alelo que impede a clivagem da policistina-1 no sítio GPS (Pkd1V/V; VV), e mostramos que a ausência de galectina-3 aumentou a sobrevida em animais Pkd1V/V;Lgals3-/- (VVG-). Nossos resultados demonstram disfunção e alterações de deformidade miocárdica em diferentes modelos de deficiência de Pkd1, à semelhança da DRPAD humana, e revelam que knockout de Gal-3 resgata significativamente este fenótipo / Myocardial abnormalities stand out among ADPKD cardiovascular manifestations. To elucidate their pathogenesis, we analyzed the cardiac phenotype in distinct models of Pkd1-deficiency. We evaluated Pkd1cond/cond:Nestincre (CY) cystic, hypertensive mice at 20-24 weeks of age, and Pkd1+/- (HT) noncystic mice at 10-13 weeks, a model of gene haploinsufficiency. Pkd1cond/cond (noncystic; NC) and Pkd1+/+ (wild type, WT) animals were used as controls. Echocardiographic analyses in CY and HT mice revealed decreased left ventricle ejection fraction (LVEF), indicating systolic dysfunction, as well as E/A ratios and deceleration times consistent with diastolic dysfunction in CY animals. Speckle-tracking echocardiography showed reduced cardiac deformability in both models. CY and HT hearts presented higher apoptotic rates and mild fibrosis. In this scenario, we investigated galectin-3 (Gal-3) as a potential modifier of the ADPKD cardiac phenotype. Double mutants Pkd1cond/cond:Nestincre;Lgals3-/- (CYG-) and Pkd1+/-;Lgals3-/- (HTG-) displayed improved systolic and deformability parameters compared to single mutants, while such values did not differ from NCs and WTs. HTG-s presented a partial improvement in diastolic function. CYG- and HTG- hearts showed decreased apoptosis and fibrosis, reaching NC and WT baselines. Western blot analyses revealed higher Gal-3 expression in CY than NC hearts but no difference between HT and WT mice. CYG- and HTG- animals showed no difference in BUN and in the fractional excretion of Na+, Cl- and K+ compared to CYs and HTs. We also employed a more severe renal cystic model, homozygous for an allele that hinders polycystin-1 cleavage at the GPS site (Pkd1V/V; VV), and showed that Pkd1V/V;Lgals3-/- mice present longer survival than VVs. Our findings demonstrate myocardial dysfunction and abnormal deformability in different Pkd1-deficient models, reproducing human ADPKD, and reveals that Gal-3 knockout significantly rescues this phenotype

A maior parte dos casos de doença renal policística autossômica dominante (DRPAD) é causada por mutações no gene PKD1 (Polycystic Kidney Disease 1). O insulto por isquemia/reperfusão (IR) constitui-se em uma causa freqüente de lesão renal aguda, incluindo a população de pacientes com DRPAD, mas a relação entre policistina-1 e IR é essencialmente desconhecida. Uma vez que a policistina-1 modula proliferação, diferenciação celular e apoptose em sistemas de cultura de células, sua menor atividade biológica na DRPAD poderia favorecer um maior grau de lesão renal. Utilizamos uma linhagem endogâmica de camundongos 129Sv com uma mutação nula em Pkd1 para testar esta hipótese. Camundongos Pkd1+/- não apresentam cistos renais até 12 semanas de vida, constituindo-se em um modelo puro de haploinsuficiência para este gene. Um insulto IR bilateral de 32 min foi induzido em camundongos machos de 10-12 semanas de idade, heterozigotos e selvagens, por meio do clampeamento reversível de ambos os pedículos renais. Os animais foram analisados 48 h, 7 dias (d) e 14 d após o insulto. Camundongos Pkd1+/- apresentaram FENa, FEK e SCr mais elevadas que animais Pkd1+/+ 48 h após IR. O dano cortical residual foi mais severo em heterozigotos que em selvagens em todos os tempos avaliados. A marcação para PCNA também foi mais alta em camundongos Pkd1+/- que Pkd1+/+ 48 h e 7 d pós-IR, enquanto a taxa de apoptose e a infiltração inflamatória intersticial foram maiores em heterozigotos que em selvagens nos seguimentos de 48 h, 7 d e 14 d pós-IR. A expressão renal de p21 foi menor nos camundongos Pkd1+/- que Pkd1+/+ no tempo de 48 h pós-insulto, tanto no nível transcricional como traducional. Análises adicionais realizadas 6 semanas após o insulto IR revelaram dilatação tubular e formação de microcistos nos camundongos haploinsuficientes para Pkd1, assim como fibrose renal aumentada nesses animais, comparados aos camundongos selvagens. Por fim, um insulto de 35 min de isquemia/reperfusão acompanhou-se de uma mortalidade precoce substancialmente maior nos animais Pkd1+/-. Esses achados sugerem que isquemia/reperfusão induza uma lesão mais severa em rins de camundongos haploinsuficientes para Pkd1, um processo aparentemente dependente de uma deficiência relativa da atividade de p21, assim como dilatação tubular e formação de microcistos. Em conjunto, nossos resultados sugerem que a heterozigose para mutação nula em Pkd1 em camundongo (e talvez em humanos) esteja associada a um risco aumentado para lesão renal por isquemia/reperfusão e a um pior impacto desse insulto sobre a progressão da doença renal. / The majority of autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) cases are caused by mutations in the PKD1 gene. Ischemia/reperfusion is a frequent cause of acute kidney injury, including the ADPKD patient population, but the relationship between polycystin-1 and ischemia/reperfusion is essentially unknown. Since polycystin-1 modulates cell proliferation, cell differentiation and apoptosis in cell culture systems, its lower biological activity in ADPKD might amplify the degree of renal injury. Using an inbred 129Sv mouse line with a Pkd1-null mutation, 32-min renal ischemia/reperfusion was induced in 10-12 week-old male non-cystic mice, heterozygotes and wild types. The animals were analyzed at 48h, 7 days (d) and 14d after the insult. Pkd1+/- mice showed higher FENa, FEK and SCr than Pkd1+/+ animals at 48h of follow-up. The residual cortical damage was more severe in heterozygotes than wild types at all evaluated time points. The PCNA staining was also higher in Pkd1+/- than Pkd1+/+ mice at 48h and 7d, while cell apoptotic rates and the interstitial inflammatory infiltration were higher in heterozygotes than wild types at 48h, 7d and 14d postischemia/ reperfusion. The expression of p21 was lower in Pkd1+/- than Pkd1+/+ kidneys at 48h, both at the transcriptional and translational levels. Additional analyses performed 6 weeks after the insult showed tubular dilatation and microcyst formation in the haploinsufficient mice, and increased renal fibrosis in these animals compared to wild types. Thirty-fivemin ischemia/reperfusion, at last, was accompanied by a substantially higher early mortality of Pkd1+/- animals. These findings suggest that ischemia/reperfusion induces a more severe injury in kidneys of Pkd1- haploinsufficient mice, a process that is apparently dependent on a relative deficiency of p21 activity, as well as tubular dilatation and microcyst formation. Altogether, our results suggest that mouse Pkd1-null heterozygosity (and maybe human) is associated with a higher risk for renal ischemia/reperfusion injury and with a worse impact of this insult upon renal disease progression.

Les maladies rénales chroniques sont devenues un enjeu majeur de santé publique. Qu’elle qu’en soit la cause initiale, la MRC est caractérisée par une réduction néphronique progressive, aboutissant au remplacement des néphrons sains par un tissu fibreux et au déclin de la fonction rénale. Les mécanismes de progression de la MRC sont encore mal compris, mais il a été suggéré que le développement des lésions tubulo-interstitielles joue un rôle essentiel dans le déclin de la fonction rénale. Deux éléments physiopathologiques cruciaux dans le développement de ces lésions sont représentés par (i) l’activation de la voie du récepteur à l’EGF (epidermal growth factor) (EGFR), et (ii) la protéinurie et ses conséquences pour les cellules tubulaires. Les médiateurs communs à ces deux phénomènes ne sont pas connus. Mon travail de thèse a consisté à caractériser une protéine commune à ces deux voies d’activation, ie la lipocaline2 (Lcn2), petite protéine de transport de fer, en étudiant ses voies d'activation et ses conséquences physiopathologiques. Nous montrons que le rôle pathologique de la voie de l’EGFR est gouverné par la surexpression de Lcn2. En effet, dans le contexte de réduction néphronique chirurgicale, (i) les animaux invalidés pour Lcn2 sont protégés du développement des lésions, et (ii) les souris exprimant un dominant négatif de l’EGFR dans le tubule rénal présentent une diminution de l’expression de Lcn2. Nous montrons également que l’invalidation de Lcn2 permet de ralentir la progression de la MRC dans un modèle de polykystose rénale dépendante de l’EGFR, les souris jck (juvenile cystic kidney). Parallèlement, nous montrons que la protéinurie induit également l’expression de Lcn2 dans les cellules tubulaires rénales dans différents modèles expérimentaux. De plus, nous montrons le rôle majeur de Lcn2 dans la progression de la MRC protéinurique, l’invalidation de Lcn2 limitant le développement des lésions rénales et la mortalité des animaux protéinuriques. Si le rôle délétère de Lcn2 est démontré dans différents modèles de néphropathie chronique, nous montrons que les voies moléculaires impliquées dans l’activation de Lcn2 et le rôle de cette protéine dépendent du contexte cellulaire. Nous prouvons que Lcn2 est un médiateur de l'effet mitogénique de l'EGFR, phénomène essentiel de la progression de la MRC, et nous montrons que l’activation de Lcn2 via l’EGFR est dépendante du facteur HIF1α. Cependant, nous démontrons également que l'expression de Lcn2 dans le contexte de protéinurie est dépendante du facteur ATF4 activé par le stress du reticulum endoplasmique (ER), et que Lcn2 est un médiateur de l'apoptose dépendante du stress de l'ER. Enfin, nous prouvons que l’inhibition pharmacologique du stress de l'ER permet une réduction de l’expression de Lcn2 dans les cellules tubulaires, et surtout, un ralentissement du déclin de la fonction rénale des animaux protéinuriques. Nous démontrons également l’importance de ces résultats chez les patients atteints de MRC. Nous identifions NGAL, l'analogue humain de Lcn2, comme un biomarqueur de progression dans la polykystose rénale dominante, et nous montrons qu’elle est fortement surexprimée dans le tissu rénal de patients protéinuriques. L’ensemble de ce travail permet de montrer que Lcn2 est un nouveau médiateur essentiel de multiples néphropathies chroniques. Lcn2 est impliquée dans l’effet mitogénique de l’EGFR ou la réponse apoptotique associée à la protéinurie durant la MRC. Nous ouvrons également de nouvelles perspectives thérapeutiques avec l'utilisation d'inhibiteurs du stress de l'ER dans les néphropathies protéinuriques humaines / Chronic kidney disease (CKD) is now a major public health concern. Whatever the initial kidney injury, CKD is characterized by progressive nephron reduction and kidney function decline. Tubulointerstitial lesions are an essential component of CKD progression, and are mediated by two crucial pathophysiologic elements: epidermal growth factor receptor (EGFR) activation, and proteinuria responsible of tubular cell damage. The aim of this study was to describe a common mediator of both these pathways, ie lipocalin2, an iron carrier protein, by identifying its activation pathways and its pathophysiologic consequences. We show the deleterious effects of the EGFR pathway during nephron reduction is mediated by the activation of Lcn2, which controls the mitogenic effect of EGFR. In fact, after nephron reduction, animals invalidated for Lcn2 are protected from lesions developpement. Moreover, a similar protective effect is seen in jck (juvenile cytic kidney) mice invalidated for Lcn2, a model of polycystic kidney disease EGFR-dependant. Otherwise, we show proteinuria induces Lcn2 expression in tubular cells of different experimental models, and Lcn2 invalidation slows lesion developpement and reduces mortality of proteinuric mice. We demonstrate that the Lcn2 role and activation pathways are dependant of these different models. We show Lcn2 is a mediator of the mitogenic effect of the EGFR, and Lcn2 activation is dependant of HIF1α stabilisation. However, we also show ATF4 is an activator of Lcn2 during endoplasmic reticulum (ER) stress induced by proteinuria in tubular cells. In this context, Lcn2 controls ER stress-induced apoptosis. Pharmacologic inhibition of ER stress in proteinuric animals decreases Lcn2 overexpression, and slows renal function decline. In patients suffering from CKD, we demonstrated NGAL (neutrophil gelatinase-associated lipocalin), the human analog of Lcn2, appears as a critical biomarker of autosomal dominant polycystic kidney disease progression. NGAL is also highly overexpressed in tubular cells in kidney biopsies of proteinuric patients. This work demonstrates Lcn2 is an essential mediator of multiple pathophysiologic components of CKD progression. Moreover, we open new therapeutic perspectives with the use ER stress modulators in proteinuric CKD