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Genetica e scienze omiche/modelli sperimentali/trasduzione del segnale

DEFICIT ENERGETICO MITOCONDRIALE IN SOGGETTI IN DIALISI PERITONEALE: UN LINK BIOCHIMICO CON LO STRESS OSSIDATIVO

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INTRODUZIONE

I pazienti in insufficienza renale cronica (IRC) e in dialisi peritoneale (DP) sono sottoposti a una serie di stimoli cronici pro-infiammatori e a stress ossidativo primariamente indotti dall’uremia “per se” e dal contatto cronico di cellule/tessuti con soluzioni di dialisi e plastificanti bioincompatibili [1] [2]. In questo contesto, i mitocondri, organelli intracellulari deputati alla produzione di energia e prima fonte intracellulare di specie reattive dell’ossigeno (ROS), potrebbero svolgere un ruolo chiave [3] [4]. Inoltre, la disregolazione biochimica associata ad un alterato metabolismo mitocondriale potrebbe essere direttamente coinvolta nello sviluppo di importanti complicanze cliniche frequentemente riscontrate in pazienti con malattia renale cronica avanzata in trattamento dialitico.

MATERIALI E METODI

Per comprendere meglio il coinvolgimento fisiopatologico di questi organelli nell’IRC/dialisi, abbiamo arruolato 15 pazienti in DP e 15 soggetti normali (NORM). Da tutti i soggetti abbiamo isolato i linfomonociti periferici (LMP) ed estratto l’RNA e le proteine cellulari. Successivamente, mediante tecnica RT-PCR, abbiamo valutato le differenze nel livello di espressione di 3 geni coinvolti nella biogenesi mitocondriale: Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α), Nuclear respiratory factor-1 (NRF-1) e Transcription factor-A, mitochondrial (TFAM) e di 3 geni che codificano per subunità della catena respiratoria, cytochrome c oxidase (COX6C e COX7C) e ubiquinol-cytochrome c reductase complex (UQCRH). Il livello proteico di TFAM è stato, inoltre, determinato attraverso western-blot. Nei plasmi di tutti i soggetti inclusi nello studio è stato misurato il danno ossidativo con determinazione dei Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) con tecnica ELISA. La stima del metabolismo basale è stata effettuata mediante calorimetria indiretta. Infine l'attivazione del sistema di difesa verso lo stress ossidativo è stato valutato con l'analisi di espressione genica del Nuclear factor erythroid-derived 2-like 2 (NRF2) e superoxide dismutase-2 (SOD2).

RISULTATI

L’analisi di espressione genica evidenziava che PGC1-α e NRF-1 erano significativamente sotto-espressi nei soggetti in DP rispetto ai NORM (Figura 1).

Anche TFAM, il principale elemento biologico regolato da NRF-1, risultava ipoespresso nei pazienti in DP sia a livello genico sia proteico (Figura 2).

In aggiunta, era evidente una significativa riduzione dei livelli di espressione di COX6C ,COX7C e UQCRH, geni codificanti per subunità del sistema della fosforilazione ossidativa (OXPHOS), suggerendo una ridotta attività della catena respiratoria mitocondriale (Figura 3) verosimilmente causata dallo stress ossidativo. Infatti, i livelli plasmatici di Malondialdeide (MDA) (Figura 4 A) e l'espressione genica di NRF2 e di SOD2 (uno dei suoi geni target) (Figura 5) risultavano up-regolati nei pazienti in DP.

Tali differenze apparivano non correlate allo stato nutrizionale come dimostrato dalla assenza di differenze significative nel metabolismo basale tra i pazienti in DP e i NORM (Figura 4 B).

Infine, il livello proteico intranucleare di NRF2 era più alto nei pazienti in DP rispetto ai NORM confermando i dati di espressione (Figura 6).

CONCLUSIONI

I nostri risultati, sebbene ottenuti su una piccola ma ben selezionata popolazione di pazienti, hanno rivelato, per la prima volta, la presenza di un sistema biochimico intracellulare deregolato e associato allo stress ossidativo nei pazienti in IRC/DP.

Inoltre, è emerso che le cellule dei soggetti affetti da malattia renale cronica in dialisi attivano un meccanismo di difesa antiossidante (via NRF2) finalizzato alla minimizzazione di questi effetti patologici intracellulari.

Infine, è auspicabile che l'approfondimento di questa complessa macchina metabolica, possa in futuro rivelare nuovi potenziali target terapeutici utilizzabili in clinica per arginare le importanti complicanze cliniche correlate allo stress ossidativo IRC-mediato.

  

release  1
pubblicata il  15 settembre 2013 
da Granata S, Zaza G, Masola V, Rugiu C, Lupo A.
(Unità di Nefrologia, Dipartimento di Medicina, Università degli Studi di Verona)
Parole chiave: dialisi peritoneale, mitocondri, pbmc
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