La patofisiologia dell’AKI indotto da sepsi è caratterizzata da cambiamenti intra-renali emodinamici, dalla disfunzione endoteliale, dall'infiltrazione di cellule infiammatorie nel parenchima renale, dalla trombosi intra-glomerulare, e dall’ostruzione dei tubuli con cellule necrotiche/apoptotiche [1] (full text). Il termine "disfunzione endoteliale" è usato per descrivere il cambiamento fenotipico da uno stato quiescente a uno stato attivo e disfunzionale della cellula [2] (full text).
L’infezione batterica da Gram negativi e il rilascio del LPS giocano un ruolo centrale nello sviluppo della sepsi. LPS esplica la sua azione biologica legando un recettore di membrana specifico, il Toll Like Receptor-4 (TLR-4) espresso sulle cellule degli organi parenchimatosi [3] e su cellule dell’apparato cardiovascolare [4] (full text)(endotelio e cellule muscolari lisce).
Le cellule endoteliali (EC) disfunzionali che hanno legato LPS presentano l’attivazione della pathway PI3K/AKT [5] (full text), che regola mTOR e possono sviluppare un fenotipo pro-fibrotico [6].
Scopo del nostro studio è stato valutare l’efficacia degli inibitori di mTOR nel contrastare l’AKI indotto da LPS.
Topi C57BL/6 sono stati randomizzati in 4 gruppi: controllo (CTR, infusione di PBS; i.p.), settico (LPS, 10mg/kg; i.p.), Rapamicina (RAPA 5mg/kg; i.p.) e settico trattato con Rapamicina (RAPA LPS). Dopo 24h dall’infusione, i reni sono stati processati per studi di immunofluorescenza (IF) ed immunositochimica (IHC). I dati sono espressi come mediana ± interquartile range (IQR) e analizzati mediante Mann–Whitney test.
Nei topi settici, lo studio con tricromica di Masson (Figura 1 A-D) rilevava la presenza di numerosi depositi di collagene a livello tubulo-interstiziale, indice di precoce fibrosi associata a diffusi trombi intra-glomerulari (B). L’Immunofluorescenza (Figura 1 E-H) evidenziava un aumento a livello interstiziale del marcatore miofibroblastico α-SMA nei topi settici (F) rispetto ai controlli (E). Le EC mostravano evidenti segni di disfunzione endoteliale (Figura 2-3), dimostrata dalla presenza significativa di EC CD31+/α-SMA+ rispetto al gruppo controllo. Il trattamento con RAPA determinava una significativa riduzione dei depositi di collagene tubulo-interstiziali, con assenza di trombi glomerulari (Figura 1 C-D). L’espressione di α-SMA nel tubulo-interstizio era significativamente ridotta (Figura 1 G-H), con inibizione della disfunzione endoteliale (Figura 2, 3 B). Studi in vitro, confermavano l’effetto protettivo della RAPA in EC attivate con LPS dopo 24h, mediate analisi citofluorimentrica, con inibizione completa della disfunzione endoteliale (Figura 4 A) e senza effetti negativi sulla vitalità cellulare (Figura 4 B).
Il trattamento con RAPA in corso di sepsi potrebbe rappresentare un nuovo supporto farmacologico in grado di contrastare lo sviluppo dell’AKI, inibendo la disfunzione endoteliale, la trombosi intra-glomerulare e la fibrosi tubulo-interstiziale.
[1] Zarjou A, Agarwal A Sepsis and acute kidney injury. Journal of the American Society of Nephrology : JASN 2011 Jun;22(6):999-1006 (full text)
[2] Wu L, Gokden N, Mayeux PR et al. Evidence for the role of reactive nitrogen species in polymicrobial sepsis-induced renal peritubular capillary dysfunction and tubular injury. Journal of the American Society of Nephrology : JASN 2007 Jun;18(6):1807-15 (full text)
[3] Bussolati B, David S, Cambi V et al. Urinary soluble CD14 mediates human proximal tubular epithelial cell injury induced by LPS. International journal of molecular medicine 2002 Oct;10(4):441-9
[4] Dunzendorfer S, Lee HK, Soldau K et al. Toll-like receptor 4 functions intracellularly in human coronary artery endothelial cells: roles of LBP and sCD14 in mediating LPS responses. FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology 2004 Jul;18(10):1117-9 (full text)
[5] Wong F, Hull C, Zhande R et al. Lipopolysaccharide initiates a TRAF6-mediated endothelial survival signal. Blood 2004 Jun 15;103(12):4520-6 (full text)
[6] Echeverría C, Montorfano I, Sarmiento D et al. Lipopolysaccharide induces a fibrotic-like phenotype in endothelial cells. Journal of cellular and molecular medicine 2013 Jun;17(6):800-14
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