Le integrine sono i principali recettori che regolano l’interazione tra cellula e matrice extracellulare. La β1 è l’integrina (Itgβ1) più abbondante trovata nel rene e gioca un ruolo importante nello sviluppo e nella funzionalità dell’organo. Il knock out convenzionale per questo gene presenta un fenotipo letale durante le fasi precoci dello sviluppo embrionale. In modelli murini condizionali per il rene è stato dimostrato che la β1 integrina è necessaria per lo sviluppo dell’uretere, il mantenimento dell’integrità strutturale del dotto collettore (Xi Zhang et al. 2009 [1] (full text)) e dei glomeruli (Kanasaki et al. 2008 [2]).
È stato generato un modello murino cko per la β1 Integrina incrociando tra loro topi con il gene Itgβ1 fiancheggiato da due siti LoxP (Brakebusch et al. 2000 [3] (full text)con topi in cui la ricombinasi Cre è espressa sotto il promotore endogeno di Pax8 (Bouchard M et al. 2004 [4]), così da avere topi Itgβ1Pax8Cre/+ (Figura 1). In questo modo la β1 Integrina è stata deleta a livello degli organi che esprimono Pax8, quali tiroide e rene. Questi topi sono stati poi caratterizzati fenotipicamente.
L’inattivazione in omozigosi della β1 Integrina nel modello murino Itgβ1Pax8Cre/+ non genera fenotipo patologico in età embrionale e nella tiroide del topo adulto. Il rene del topo adulto invece sviluppa progressive alterazioni funzionali e strutturali e una marcata idronefrosi (Figura 2 H). Dal punto di vista macroscopico i reni dei cKO mostrano un aspetto ruguso a causa delle numerose cisti e dilatazioni tubulari (Figura 2 D, E, F).
A livello renale l’inattivazione della β1 integrina provoca lo sviluppo di un fenotipo multicistico, caratterizzato dalla presenza di numerose dilatazioni tubulari (Figura 3 D, E). Marcata fibrosi evidenziata tramite Tricromia di Masson è presente a livello interstiziale, peritubulare e cistico (Figura 3 F).
La proliferazione cellulare è stata studiata effettuando esperimenti di immunoistochimica utilizzando l’anticorpo diretto contro Ki67. Nuclei positivi ci hanno permesso di evidenziare un aumento della proliferazione cellulare nei reni dei cKO a 1 e 3 mesi. La proliferazione è evidente nelle cellule dell’epitelio cistico e nei tubuli in dilatazione dei reni dei cKO (Figura 4 B, D) quando comparati ai reni degli animali Ctr (Figura 4 A, C).
Questo risultato è in linea con dati in letteratura i quali dimostrano che lo sviluppo e la progressione delle cisti sono accompagnate da un elevato turn-over cellulare a livello dell’epitelio cistico.
Immunoistochimiche effettuate sui reni dei cKO a 3 mesi hanno permesso di evidenziare una massiva perdita dei dotti collettori osservata con la riduzione dell’espressione dell’AQP2, marcatore delle cellule principali (Figura 5 C, D). Questo dato è stato confermato contramite western blot effettuato su lisati proteici di inner medulla, come mostrato nella Figure 5 E ed F.
La funzionalità renale nei topi cKO per la β1 integrina è stata osservata tramite esperimenti di Glomerular Filtration Rate. A tre mesi nei cKO si osserva una marcata riduzione del GFR, indicando un severo danno renale, caratterizzato da un forte difetto nella concentrazione delle urine. Questo dato è confermato da un significativo aumento della pressione arteriosa e del volume urinario a tre mesi nei cKO quando comparati ai Ctr (Figura 6).
Nel modello murino cKO per la β1 Integrina si osserva il graduale sviluppo di un fenotipo multicistico a livello renale, in accordo con altri modelli di alterata espressione renale dell’integrina. Studi futuri saranno incentrati sull’identificazione dei meccanismi che sono alla base della cistogenesi e sul coinvolgimento della β1 Integrina nello sviluppo e nel mantenimento del sistema dei dotti collettori.
[1] Zhang X, Mernaugh G, Yang DH et al. beta1 integrin is necessary for ureteric bud branching morphogenesis and maintenance of collecting duct structural integrity. Development (Cambridge, England) 2009 Oct;136(19):3357-66 (full text)
[2] Kanasaki K, Kanda Y, Palmsten K et al. Integrin beta1-mediated matrix assembly and signaling are critical for the normal development and function of the kidney glomerulus. Developmental biology 2008 Jan 15;313(2):584-93
[3] Brakebusch C, Grose R, Quondamatteo F et al. Skin and hair follicle integrity is crucially dependent on beta 1 integrin expression on keratinocytes. The EMBO journal 2000 Aug 1;19(15):3990-4003 (full text)
[4] Bouchard M, Souabni A, Busslinger M et al. Tissue-specific expression of cre recombinase from the Pax8 locus. Genesis (New York, N.Y. : 2000) 2004 Mar;38(3):105-9
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