Mecanismos moleculares de regulação do progenitor renal: quantas peças no quebra-cabeça?

edmund.chen@wecistanche.com

Abstrato:  Rinsde camundongos, ratos e humanos possuem progenitores que mantêm a homeostase diária e participam de processos regenerativos endógenos após lesão, devido à sua capacidade de proliferação e diferenciação. Nos compartimentos glomerular e tubular do néfron, estudos consistentes demonstraram que populações distintas e bem caracterizadas de células progenitoras, localizadas no epitélio parietal da cápsula de Bowman e espalhadas nos túbulos proximal e distal, podem gerar células segmento-específicas em condições fisiológicas e após lesão tecidual. No entanto, respostas regenerativas defeituosas ou anormais desses progenitores podem contribuir para condições patológicas. As características moleculares derenalprogenitores têm sido extensivamente estudados, revelando que numerosas vias clássicas e evolutivamente conservadas, como Notch ou Wnt/-catenina, desempenham um papel importante na regulação celular. Outros, como o ácido retinóico, o sistema renina-angiotensina-aldosterona, o TLR2 (Toll-like receptor 2) e a leptina, também são importantes nesse processo. Nesta revisão, resumimos a infinidade de mecanismos moleculares que direcionamrenalrespostas progenitoras durante a homeostase e apóslesão renal.Por fim, exploraremos como o sequenciamento de RNA unicelular pode trazer a caracterização derenalprogenitores para o próximo nível, enquanto conhecer sua assinatura molecular está ganhando relevância na clínica.

Palavras-chave:progenitores renais; mecanismos moleculares; lesão renal; sequenciamento de RNA de célula única; assinatura molecular

CISTANCHE VAI MELHORAR A DOENÇA RENAL/RENAL

Introdução Mecanismos de regeneração e reparo endógenos têm sido propostos para vários órgãos de mamíferos [1]. Órgãos regenerativos clássicos, como o trato gastrointestinal e a pele, foram amplamente estudados ao longo dos anos e trouxeram à tona o papel principal dos progenitores endógenos [2]. No intestino, as células-tronco intestinais mantêm a homeostase diária, enquanto células-tronco/progenitoras distintas são responsáveis ​​pelos processos de reparo rápido após a lesão [2]. Da mesma forma, as células-tronco epidérmicas formam um conjunto heterogêneo de células-tronco que participam da homeostase epidérmica, bem como do reparo tecidual, após o ferimento [3]. O adultorimé um órgão com baixo turnover celular e dotado de progenitores capazes de proliferar e diferenciar-se [4,5]. Esta valiosa propriedade permite que pesquisadores e clínicos contemplem novos caminhos terapêuticos para restaurarfunção renalapós lesão. Aqui, propomos uma visão geral dos mecanismos moleculares que ocorrem nas células glomerular e tubular.renalprogenitores em condições fisiológicas e patológicas (Figura 1) e de como uma desregulação dessas vias pode estar na origem dedoenca renal. Também examinaremos comorenalprogenitores podem ser ainda caracterizados usando a tecnologia de sequenciamento de RNA de célula única (scRNAseq) e a relevância clínica da assinatura molecular dessas células.

Progenitores Renais

Os progenitores renais foram descobertos por Sagrinati et al. em humanorins, com base na expressão dos marcadores de células-tronco CD133 e CD24, na ausência ou baixa expressão de marcadores de diferenciação [6,7]. As células CD133 mais CD24 plus estão localizadas no pólo urinário da cápsula de Bowman, bem como espalhadas ao longo do compartimento tubular do néfron entre células tubulares diferenciadas [6]. Algumrenalprogenitores, incluindo aqueles localizados na cápsula de Bowman e um subconjunto dos dispersos ao longo do túbulo, também expressam CD106 (também chamado de molécula de adesão celular vascular 1, VCAM1), enquanto a maioria dos progenitores localizados ao longo do túbulo não [6, 8]. Essas diferenças fenotípicas refletem uma capacidade funcional diversa; de fato, as células CD133 mais CD24 mais CD106- espalhadas ao longo dos túbulos exibem características funcionais de progenitores tubulares, enquanto CD133 mais CD24 mais CD106 mais células epiteliais parietais (PECs) são multipotentes [6]. Além disso, um subconjunto de CD1 33 mais CD24 mais CD1 06 mais progenitores localizados próximo ao pólo distal da cápsula de Bowman e expressando podocalixina é capaz de gerar apenas podócitos [6]. Juntas, essas observações configuram uma linhagem hierárquica derenalprogenitores dentro dorimque lembra o sistema hemopoiético [9]. PECs com características progenitoras semelhantes e localização anatômica também foram identificados em camundongos e ratosrins[4,10,11]. A marcação genética de PECs em uma linha de camundongos induzíveis transgênicos demonstrou que PECs migram para o tufo glomerular e se diferenciam em podócitos em camundongos adolescentes [11]. Mais recentemente, Pax2 foi identificado como um marcador para mouserenalprogenitores, e a criação de um modol de camundongo induzível para rastreamento de linhagem da população de células Pax2 plus permitiu demonstrar a diferenciação derenalprogenitores localizados entre PECs em podócitos durante o crescimento glomerular pós-natal [4]. Outros estudos demonstraram que os glomérulos justamedulares e corticol têm diferentes números de progenitores Pax2 mais, com os corticais dotados de duas vezes mais Pax2 mais progenitores fazem xixi na contagem de podócitos glomerulares em condições saudáveis ​​[12]. Em rato adultorins, células imaturas que expressam a molécula de adesão celular neural (NCAM) e o marcador de células progenitoras CD24 foram descritas entre as células epiteliais que revestem a cápsula de Bowman de rato [10].

A marcação genética de progenitores Pax2 plus da cápsula de Bowman de camundongos permitiu demonstrar que esses progenitores se diferenciam em podócitos em modelos de glomeruloesclerose segmentar focal (GESF), e sua resposta à lesão determina o desfecho de distúrbios glomerulares, fundamentando ainda mais seu papel como podócitos progenitores [4,12]. Recentemente, usando um modelo de camundongo transgênico no qual os podócitos foram marcados com GFP (proteína fluorescente verde) e os PECs foram marcados simultaneamente com tdTomato, Kaverina e colegas também forneceram fortes evidências de que os PECs servem como fonte de novos podócitos em camundongos adultos após lesão. Essas células coexpressaram os dois marcadores fluorescentes, adquiriram marcadores podócitos e mostraram os processos primários, secundários e terciários do pé [13]. Uma resposta anormal do progenitor à lesão também pode contribuir para distúrbios glomerulares [4,10,14,15]. De fato, em certas condições, em humanos, camundongos e ratos, uma migração caótica e proliferação de células progenitoras da cápsula de Bowman demonstrou contribuir para a formação de crescentes e cicatrizes glomerulares [4,10,14]. Estudos em humanosrenalbiópsias são consistentes com o conceito de que progenitores proliferantes geram lesões hiperplásicas em glomerulopatia crescente e colapsante [14], e resultados semelhantes foram obtidos em ratos [10]. Em camundongos, o rastreamento da linhagem de PECs demonstrou que sua proliferação leva a um aumento acentuado no número de células dentro de crescentes de nefrite sérica nefrotóxica murina e glomerulopatia colapsante [16] e à formação de lesões escleróticas e deposição de matriz extracelular em GESF [15]. Mais recentemente, o rastreamento genético específico de progenitores entre PECs demonstrou seu envolvimento na geração de lesões glomerulares hiperplásicas que podem ser vistas como uma falha na regeneração de podócitos após lesão [4]. De todos esses estudos, agora fica claro querenalprogenitores localizados entre PECs respondem à injúria podocitária, desencadeando um programa regenerativo, mas uma resposta ineficiente ou excessiva pode levar um tecido funcional a se tornar um tecido cicatricial composto por células e matriz extracelular desorganizada. Portanto, conhecer os mecanismos que conduzem a uma correta resposta proliferativa e diferenciativa derenalprogenitores durante a homeostase e após a lesão é de importância crucial e pode permitir a identificação de moduladores putativos para aumentar o potencial regenerativo derenalprogenitores.

Reguladores da fisiologia do progenitor glomerular: quando a orquestra afina a melodia 

Quais vias de sinalização regulam a quiescência, proliferação e diferenciação do progenitor glomerular em direção aos podócitos emrins? Estudos sobre nefrogênese demonstraram que a ativação da sinalização de -catenina/Wnt representa um passo fundamental para a diferenciação de PEC em podócitos durante o desenvolvimento [17,18]. De fato, a deleção de Ctnnb1 (-catenina 1) em PECs em um camundongo nocaute condicional no estágio final do corpo em forma de S induziu anomalias glomerulares e a substituição de PECs em cápsulas de Bowman por podócitos bem diferenciados. O rastreamento da nefrogênese em camundongos knockout para -catenina condicional embrionário revelou que esses "podócitos parietais" derivam de células precursoras na camada parietal do corpo em forma de S por troca direta de linhagem. Esses achados demonstram que a sinalização -catenina/Wnt é necessária para a adequada diferenciação e maturação de PECs em podócitos [17]. WT1, um regulador mestre deste processo [19], é também um potente inibidor da via de sinalização -catenina/Wnt [18]. Estudos realizados em PECs quiescentes demonstraram que a expressão de WT1 é suprimida por altos níveis de Pax2 e pela expressão de altos níveis de microRNA-193a (miR-193a) [20]. Quando PECs regulam negativamente a expressão de miR-193a, isso permite a regulação positiva de WT1, que suprime a sinalização de -catenina/Wnt e induz a diferenciação de PEC em podócitos. Resultados in vitro recentes demonstraram que a apolipoproteína L1 (APOL1) também regula o fenótipo molecular PEC através da modulação da expressão de miR193a e que APOL1 e miR193a compartilham uma relação de retroalimentação recíproca [21]. De fato, em um sistema de cultura, a diferenciação de PEC em podócitos foi acompanhada por uma diminuição na expressão de miR-193a. Da mesma forma, a supressão de miR-193a melhorou a expressão APOL1 [21]. Trabalhos futuros devem abordar se esse eixo APOL1-miR-193a funciona de maneira semelhante in vivo como in vitro em modelos de camundongos transgênicos relevantes e em humanosrins. Curiosamente, APOL1 é um gene de suscetibilidade, com variantes genéticas que aumentam a probabilidade de desenvolver podocitopatias [22].

O controle da decisão do destino celular e da proliferação celular em muitos sistemas diferentes é operado através da sinalização integrada das vias de sinalização Wnt e Notch [23]. Lasagni et ai. informou que, emrenalprogenitores localizados na cápsula de Bowman, a ativação de Notch promove a entrada na fase S do ciclo celular e subsequente mitose até que estejam em um estado indiferenciado [24]. No entanto, a diminuição da regulação da via Notch duranterenala diferenciação do progenitor induziu a geração de podócitos com conteúdo anormal de DNA e suas seguintes mortes por catástrofe mitótica [24,25]. Resultados recentes sugerem que o CXCL12 derivado de podócitos (ligando 12 de quimiocina de motivo CXC) inibe a sinalização Notch, mantendo assim a quiescência dos progenitores de podócitos [12]. A regulação negativa de Notch está associada à regulação positiva dos inibidores do ciclo celular p21, p27 e p57 e à regulação negativa da ciclina D1 [24], conferindo ao podócito as características de uma célula pós-mitótica não proliferativa. O mecanismo de feedback do progenitor renal-podócitos mediado por CXCL também limita a regeneração de podócitos após lesão glomerular [12]. De fato, usando o rastreamento de linhagem de Pax2 plusrenalprogenitores em camundongos com nefropatia induzida por adriamicina, os pesquisadores mostraram que um bloqueio de CXCL12 promove a formação de podócitos de novo e atenua a glomeruloesclerose [12].

CISTANCHE VAI MELHORAR A FUNÇÃO RENAL/RENAL

Como o aprimoramento derenala diferenciação de progenitores em podócitos pode representar uma estratégia terapêutica atraente para promover a remissão de distúrbios glomerulares, vários estudos têm sido realizados para identificar compostos diferenciadores. Os ácidos retinóicos (AR) são derivados da vitamina A com benefícios estabelecidos no tratamento de uma variedade de cânceres [26]. A AR também demonstrou proteger contralesão renalem vários modelos experimentais dedoenca renal,incluindo doença de lesão mínima, nefropatia membranosa, GESF, nefropatia associada ao vírus da imunodeficiência humana (HIV) (HIVAN) e nefrite lúpica [27]. Numerosos estudos sublinharam o papel do RA na diferenciação de podócitos in vitro [28,29], e usamos RA no meio de cultura celular para promoverrenaldiferenciação progenitora para a linhagem de podócitos [7]. Curiosamente, a exposição à albumina, que liga RA com alta afinidade, durante culturas in vitro pode inibirrenaldiferenciação progenitora em direção a podócitos sequestrando RA. In vivo, relatamos que os AR foram liberados no espaço de Bowman após lesão glomerular e a interrupção da síntese endógena de AR em um modelo de glomeruloesclerose segmentar focal piorou a albuminúria, lesão glomerular e mortalidade [30]. A administração exógena de AR, neutralizando a atividade sequestrante de albumina, permitiu a resposta regenerativa derenalprogenitores, estabelecendo um aumento no número de podócitos e a melhorafunção renal[30]. Resultados recentes de Lasagni et al. [4] corroboraram a hipótese de que abordagens farmacológicas que aumentam a capacidade de resposta dos podócitos à sinalização de AR atenuariam a progressão dalesão renal. De fato, o tratamento in vitro derenalprogenitores com AR na presença de 6-bromo-indirrubina-30 -oxima (BIO), um inibidor de glicogênio sintase quinases 3 (GSK3), induziu uma forte diferenciação derenalprogenitores em direção aos podócitos através da ativação da atividade transcricional dos elementos responsivos à AR (RARE), ou seja, aumentando a sensibilidade do progenitor renal aos efeitos diferenciadores da AR endógena. O aumento da diferenciação do progenitor renal em podócitos usando BIO em um modelo murino de FSGS resultou em um efeito importante sobre a doença, aumentando a remissão da doença em camundongos tratados. Em um modelo de camundongo em estágio progressivo de diabetes tipo 2 relacionado à obesidade, BIO como um complemento à inibição dupla do sistema renina-angiotensina (RAS)/transportador de sódio-glicose (SGLT)-2 com metformina, ramipril e empagliflflozina atenuou o declínio da taxa de fifiltração glomerular (TFG) reduzindo ainda mais a glomeruloesclerose, aumentando o número de podócitos através da especialização sustentada, bem como induzindo a diferenciação de novo de progenitores de podócitos e melhorando a densidade da fenda de fifiltração [31].

Endlich et ai. demonstraram o papel de Dach1 (homólogo 1 de Dachshund) na determinação do destino celular de PEC em podócitos e para a função podocitária adequada. Podócitos expressam altos níveis de Dach1 in vivo e in vitro, enquanto PEC expressam níveis muito baixos de Dach1. Os autores descobriram que a indução da expressão de Dach1 em PEC aumenta significativamente as proteínas específicas de podócitos sinaptopodina e WT1. Curiosamente, Dach1 faz parte da rede reguladora Eya-Six-Hox-Pax, e a regulação da expressão de sinaptopodina foi acompanhada por uma regulação negativa concomitante da expressão de Pax2 [32].

Guhr et ai. analisado por quais mecanismosrenalprogenitores mantêm o potencial de expressar proteínas podócitos sob condições fisiopatológicas e demonstraram que eles contêm um sistema ubiquitina-proteassoma (UPS) ativado que leva à rápida degradação de proteínas específicas de podócitos recém-sintetizadas [33]. Por outro lado, o UPS mantém a identidade podocitária regulando os níveis de proteínas específicas de podócitos, como as proteínas de ligação à actina -actinina 4 (ACTN4) e sinaptopodina (SYNPO), o fator de transcrição Wilms tumor 1 (WT1), a podocina, membro da família da estomatina, a proteína do diafragma em fenda nefrina, a proteína adaptadora NCK1 e a proteína quinase ativada Cλ (PKCλ) [33]. A atividade do UPS é, portanto, um importante determinante dos fenótipos das células glomerulares e do status de diferenciação.É sabido que, norim,o ambiente mecânico está sujeito a modificações em modelos estabelecidos de doenças glomerulares e pode afetar o estado diferenciado de vários tipos celulares, incluindo podócitos [34]. Recentemente analisamos o impacto da rigidez do substrato narenalcomportamento progenitor, demonstrando que, pelo menos in vitro, o fenótipo darenalprogenitores é altamente dependente do módulo de Young do substrato, que é uma medida da rigidez do material definida como a razão de estresse para deformação, com substratos mais rígidos promovendo a proliferação e migração de progenitores renais. A rigidez do substrato modula também a capacidade derenalprogenitores para diferenciar em podócitos, com um módulo de Young de 12 kPa sendo ideal entre os analisados. Usando inibidores químicos e genéticos, demonstramos que a atividade da Rho quinase (ROCK) é necessária para mediar os efeitos da rigidez narenalproliferação, migração e diferenciação de progenitores [35]. Uma rigidez glomerular reduzida é uma característica comum de muitas formas de lesão glomerular, incluindo GESF [34,36], sugerindo um papel importante para ROCK também nadoenca renal.

Os inibidores do sistema renina angiotensina aldosterona (RAAS-I) são drogas eficazes em retardar a progressão dadoenca renalatravés de diversas ações. Os mecanismos responsáveis ​​pelos efeitos terapêuticos dessas drogas, bem como suasrenalalvos celulares, têm sido amplamente estudados em vários modelos animais dedoenca renal. Dados recentes demonstraram que eles também podem exercer seus efeitos benéficos promovendorenaldiferenciação do progenitor em podócitos. De fato, em um modelo de lesão glomerular em ratos, um tratamento com ECA-I induziu uma redução da proliferação de progenitores, a diminuição da formação de crescentes e evitou a progressão para glomeruloesclerose [10]. Assim, a moderação da ativação das células progenitoras por drogas restaurou uma arquitetura glomerular normal [10]. Curiosamente, a expressão do receptor de angiotensina (Ang) II, AT1, foi limitada a raras CD24 mais PEC em humanos normais.rinsmas foi regulado positivamente nas lesões hiperplásicas [37], sugerindo uma contribuição da via do receptor Ang II/AT1 na promoção de alterações anormaisrenalmigração progenitora e proliferação em doenças proliferativas [37]. De acordo, em um paciente acometido por CGN (glomerulonefrite crescente), a terapia com IECA associou-se à regressão das lesões hiperplásicas e normalizou a expressão do receptor AT1 narenalprogenitores. Esses resultados fornecem outra explicação para os efeitos benéficos observados após o tratamento com bloqueador do receptor da angiotensina II (BRA). Da mesma forma, o tratamento ARB melhorou o resultado em um modelo de rato de glomerulonefrite proliferativa mesangial, induzindo um aumento no número de PECs expressando marcadores de células-tronco [38].

Lesões em podócitos são consideradas um importante contribuinte para o diabetesdoenca renalprogressão para o estágio finaldoenca renal[39-41]. Suganami et ai. relataram a prevenção e reversão delesão renalpela administração de leptina em modelos animais de nefropatia diabética [39]. Mais recentemente, Pichaiwong et al. demonstraram que a substituição da leptina poderia reverter os parâmetros estruturais e funcionais da nefropatia diabética avançada em camundongos BTBR ob/ob deficientes em leptina [41]. Em particular, o tratamento com leptina, mas não com RAAS-I, resultou em um aumento significativo na densidade e número de podócitos e em um aumento de PEC proliferante WT1-positiva. Os mecanismos subjacentes a esse processo foram delineados em um artigo de acompanhamento, onde mostraram que um tratamento duplo de camundongos ob/ob deficientes em leptina com um antagonista seletivo do receptor de endotelina-1 tipo A (ETAR) em combinação com inibição de RAAS levou a um fenótipo melhorado [40], caracterizado pela ativação de PECs e aumento do número de podócitos. Esses resultados fornecem evidências indiretas de que os PECs podem ser um reservatório potencial para restaurar podócitos perdidos e que a capacidade diferenciativa dos PECs pode ser um elemento-chave para a regressão da nefropatia diabética que pode ser farmacologicamente modulada.

Reguladores de progenitores glomerulares em patologia: quando a orquestra está desafinadaEnquantorenalprogenitores podem conduzir a regeneração de podócitos após lesão [4], eles também podem originar lesões proliferativas extracapilares ou crescentes que são a marca registrada de doenças glomerulares inflamatórias e não inflamatórias [42]. De fato, evidências em modelos experimentais [15] e em biópsias humanas indicam que os crescentes são compostos derenalprogenitores [14] que anormalmente mudam suas reações de reparadoras para prejudiciais. Não é completamente compreendido quais fatores são responsáveis ​​por inclinar a balança. A GNC é a doença mais bem caracterizada na qualrenalprogenitores são os principais culpados. O crescente celular é a alteração morfológica típica observada no CGN. Ele é definido como as acumulações multicamadas derenalprogenitores e outros tipos de células dentro do espaço Bowman. Consequentemente, oclui a saída urinária e o fluxo da urina primária e, posteriormente, o néfron implicado é prejudicado. A ruptura dos capilares glomerulares na doença crescente leva à exposição derenal progenitores de uma alta concentração de plasma que aumenta drasticamente a proliferação derenalprogenitores em cultura [43]. Vários componentes do plasma podem ser responsáveis ​​pela formação do crescente, mas, atualmente, existem dados consistentes apenas para a ativação do fifibrinogênio, um membro da cascata de coagulação ativada durante as lesões vasculares. A falta de fifibrinogênio ou fifibrinólise impede a formação de crescentes em vários modelos de roedores [43,44].

Nefropatia colapsante e pseudocrescentes também se originam derenalprogenitores [14]. Ao contrário dos crescentes, foi proposto que os pseudocrescentes se originam derenalprogenitores como uma resposta desregulada ao descolamento massivo e rápido do podócito que ocorre em certas condições de lesão direta do podócito (como exposição a certas drogas, distúrbios imunomediados ou infecções que atingem diretamente o podócito) ocorrendo na ausência de componentes inflamatórios e levando a colapso capilar [22,45]. Essas lesões também são frequentemente observadas em glomerulopatias virais, como nefropatia por HIV e parvovírus [22]. Nessas glomerulopatias virais, o interferon (IFN-)- e IFN- não apenas desencadeiam inflamação local dentro do glomérulo, mas também atuam sobre PECs e podócitos, com IFN- inibindo a migração de PECs e ambos suprimindorenaldiferenciação progenitora em podócitos in vitro [46]. In vivo, em um modelo de nefropatia por adriamicina, a injeção de proteinúria agravada por IFN ou IFN e glomeruloesclerose [46]. Recentemente, o colapso da GESF foi descrito em pacientes de ascendência africana recente com genótipo APOL1 de alto risco e infectados com coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) ​​[47,48]. Foi proposto que o SARS-CoV-2 poderia infectar diretamente o podócito [49] e/ou desencadear uma cascata inflamatória que envolve a ativação da via interferon-quimiocina, que, por sua vez, interage com o gene variante APOL1 [ 50]. Como indicado acima,renala diferenciação do progenitor em podócitos se associa à expressão de APOL1 e pode, portanto, estar envolvida na nefropatia associada à doença de coronavírus 2019 (COVID-19).

Vários estudos recentes destacaram um papel crítico para a expressão de novo de CD9 e, posteriormente, de CD44 como uma mudança patogênica de PECs de um fenótipo quiescente para um ativado em CGN e em FSGS [16,51,52], confirmando o papel patogênico de PECs nestas doenças e oferecendo novos alvos moleculares para terapia de doenças glomerulares. Em apoio a essa ideia, Kaverina et al. mostraram que PECs perdem a expressão de CD44 quando se diferenciam em podócitos em glomérulos lesionados de camundongos velhos, sugerindo que um aumento de CD44 em PECs representa não uma transição regenerativa, mas patológica [53]. Na FSGS, o CD44 demonstrou ter um papel importante na migração celular em direção à barreira de fifiltração lesada, onde podócitos lesados ​​regulam positivamente o fator inibidor de migração (MIF) e o fator 1 derivado de células estromais (SDF1) que estimulam a expressão de CD44 e CD{{12} }migração mediada [54]. Além disso, os PECs produziram isoformas de proteínas da matriz extracelular derivadas de PEC e específicas de podócitos de uma maneira CD{16}}dependente [55]. Finalmente, um estudo de rastreamento de linhagem de PECs sugeriu que o CD44 não participourimregeneração por diferenciação em podócitos e participou apenas de uma via pró-fibrótica [56].

Progenitores Tubulares

Renalprogenitores da camada epitelial parietal da cápsula de Bowman podem potencialmente regenerar células epiteliais tubulares proximais na junção glomerulotubular [57]. No entanto, progenitores comprometidos tubulares espalhados nos túbulos proximais e distais também existem em humanos [6,58-60] e em camundongos [5,61-63] e aumentam após lesão tubular em pacientes afetados com dano tubular agudo ou crônico [6]. ]. Kumar et ai. realizou o rastreamento da linhagem de células raras que expressam Sox9-no túbulo proximal e as identificou como uma população putativa de progenitores tubulares envolvidos em pós-agudoslesão renal(AKI) recuperação [64]. Sox9 é um fator de transcrição que, emrimdesenvolvimento, controla a ramificação epitelial e é expresso em precursores de néfrons [64,65]. Curiosamente, quando o Sox9 foi eliminado dos segmentos S1 e S2, uma recuperação mais lenta dofunções renais, lesão tubular aumentada, bem como aumentorenalfibrose, ocorreu [64]. Após a nefrectomia parcial, as células Sox9 plus proliferam e geram células epiteliais do túbulo proximal, alça de Henle, túbulo distal, ducto coletor e camada parietal do glomérulo [66]. Recentemente, Lazzeri et al. forneceram evidências de que os progenitores tubulares sofrem mitose e substituem aproximadamente metade das células tubulares irreversivelmente perdidas durante a LRA [5]. Realizando rastreamento de linhagem de células Pax2 plus em um modelo de camundongo de lesão tubular, eles identificaram progenitores tubulares como uma subpopulação de células tubulares distinta que era resistente à morte e exibia alta atividade clonogênica, levando à geração de segmentos de túbulos longos [5].

Reguladores da fisiologia do progenitor tubular: um coro polifônico

Humanorenalprogenitores expressam a região de inserção 1 do linfoma B Mo-MLV (vírus da leucemia murina Moloney) (Bmi-1) [57]. Bmi-1 é um membro da família polycomb de repressores transcricionais. Está envolvido na regulação do ciclo celular e na senescência de células-tronco endógenas a vários órgãos, como próstata, intestino delgado e pulmões [67-70]. Norins, os níveis de IMC-1 aumentaram rapidamente após lesão em um modelo de camundongo com LRA [71]. Esses achados apontam para o envolvimento de Bmi-1 expresso em progenitores tubulares emrenalregeneração. De fato, Lv et al. mostraram que a necrose tubular aguda levou a um aumento de Bmi-1 e subsequente mobilização do progenitor tubular em camundongos do tipo selvagem, enquanto os progenitores tubulares não foram mobilizados em camundongos knockout Bmi-1 [72]. Os ratos knockout Bmi-1 exibiram um forterenalfenótipo, incluindo fibrose intersticial, atrofia tubular erenaldisfunção, com diminuição da proliferação celular, aumento da apoptose e senescência celular e infiltração de células inflamatórias [72,73]. Em um estudo recente, Zhou et al. elucidou ainda mais o papel do IMC-1 narenalprogenitores, mostrando que Bmi-1 preservou a auto-renovação e rigidez derenalprogenitores, mantendo o equilíbrio redox e prevenindo a parada do ciclo celular, através da inibição de espécies reativas de oxigênio (ROS), p16 e p53 [74].

Outra importante molécula envolvida na regulação do progenitor tubular é o Toll-like receptor 2 (TLR2), ou CD282, uma proteína de membrana conservada evolutivamente que desempenha um papel importante no reconhecimento de patógenos e na ativação da imunidade inata. O TLR2 atua como um sensor de lesão tecidual através da detecção de moléculas de padrão molecular associadas a danos (DAMPs) liberadas por tecidos danificados. A ativação de TLR2 leva à ativação de fatores de transcrição a jusante que regulam a expressão de genes de sobrevivência ou citocinas e quimiocinas pró-inflamatórias [75-77]. Sallustio et al. mostraram que progenitores tubulares expressam TLR2, cuja estimulação por agonistas que mimetizam mediadores inflamatórios ou DAMPs induzem a secreção maciça de proteína quimioatrativa de monócitos-1 (MCP-1), interleucina 6 (IL-6), interleucina 8 (IL-8) e complemento do componente C3 via ativação de NF-κB (fator nuclear kappa-cadeia leve-potenciador de células B ativadas) [59]. Além disso, a estimulação de TLR2 modificou a taxa de proliferação e a capacidade de diferenciação de progenitores tubulares, sugerindo um papel importante narenalreparação [59]. Estudos de acompanhamento do mesmo grupo identificaram conjuntos distintos de miRNAs especificamente expressos em progenitores tubulares [78]. Dentre esses, miR-1915 e miR-1225-5p regularam a expressão de CD133 e PAX2, assim como TLR2. Sallustio et al. dissecou os mecanismos de recuperação após a LRA e encontrou um papel essencial para o TLR2 narenalregeneração [79]. Eles estabeleceram que, após a lesão, a detecção de danos no TLR2 leva à secreção de inibina-A e decorina pelos progenitores tubulares, que, por sua vez, promovem a regeneração tubular através da proliferação celular [79]. Essas duas citocinas pertencem à via de sinalização do TGF- (transforming growth factor-) e estão envolvidas na regulação do ciclo celular, no aumento da proliferação celular e na inibição da apoptose [80-84].

A expressão de moléculas da via Wnt foi relatada em adultosrenalprogenitores em camundongos [85] e humanos [86]. Usando um modelo de rato de rastreamento de linhagem, Rinkevich et al. mostraram que, tanto durante a homeostase quanto após a lesão, mamíferos adultosrinssofrem expansão clonal específica do segmento a partir de células derivadas de precursores responsivos a WNT [63]. Eles sugeriram que a capacidade de responder aos sinais WNT seleciona as células que, em última análise, realizarão uma expansão clonal robusta. Estudos em SIX2 mais derivados de urinarenalprogenitores indicaram que a ativação da via WNT pela inibição de GSK3 induz a diferenciação derenalprogenitores em renalcélulas tubulares proximais epiteliais [87]. Além disso, Wnt3 exerceu efeitos pró-regenerativos e foi regulado positivamente em CD133 plusrenalprogenitores em um modelo in vitro de lesão de cisplatina [88]. Neste estudo, os autores desvendaram o papel funcional do próprio CD133 no reparo tubular renal através da manutenção da resposta proliferativa e controle da senescência atuando como fator permissivo para a sinalização da -catenina, prevenindo sua degradação no citoplasma [88]. Em peixe-zebrarins,túbulos danificados foram substituídos por novos néfrons derenalprogenitores que expressam o receptor Wnt frizzled9b e o fator de transcrição lef1. Após a lesão, a expressão dos ligantes Wnt Wnt9a e Wnt9b foi induzida emrinsem locais onde as células progenitoras formam novos néfrons [89]. Esses resultados sugerem que o papel essencial da via de sinalização Wnt/frizzled narima regeneração é altamente conservada entre as espécies.

CISTANCHE VAI MELHORAR A DOENÇA RENAL/RENAL

Como mencionado anteriormente, a sinalização Notch é uma via conservada evolutiva que tem um papel crítico nalesão renale reparo [24,90–93], particularmente durante a LRA [94,95]. Kang et ai. mostrou que o Sox9 plusrenalprogenitores expressaram altos níveis de Notch, e a superexpressão do domínio intracelular Notch1 (NICD1) na população Sox9 plus melhorou arenalhistologia em um modelo de LRA induzido por ácido fólico [62]. Ma et ai. relataram que a ativação de Sox9 mais progenitores renais, cujo papel é essencial narimreparo, foi mediado pela via Notch, confirmando relatório anterior de que os níveis de expressão Notch1-3, Jagged1/2, Dll4 e Sox9 aumentam após lesão de isquemia-reperfusão (IRI) [66]. De fato, em outros órgãos, como o pâncreas, a ativação de Sox9 modula a via Notch regulando Hes1 para manter o pool de células progenitoras [96]

Vários medicamentos demonstraram melhorarrimregeneração e, entre eles, os inibidores da histona deacetilase (HDAC) (HDACis) podem ser uma opção terapêutica promissora para o tratamento da LRA [97-102]. As HDACs formam um grupo de enzimas envolvidas em múltiplos processos celulares, removendo o grupo acetil de proteínas histonas ou não histonas [103]. Marumo et ai. relataram uma redução na atividade de HDAC5, aumento da acetilação de histonas e reativação da proteína morfogenética óssea 7 (BMP-7) em células tubulares proximais durante a fase de recuperação apósrenalIRI [104]. Essas observações sugerem que os HDACis podem exercer seus efeitos benéficos sobrerenalrecuperação através do aumento da expressão de BMP-7, uma proteína que mantém um pool de progenitores renais em estado indiferenciado duranterimdesenvolvimento [105]. Curiosamente, o tratamento com HDACis ampliou arenalpopulação de células progenitoras em peixe-zebra [106]. No modelo de nefrite sérica nefrotóxica deglomerulonefrite em camundongos, um tratamento com tricostatina A (TSA) ativadorimcélulas de população lateral (SD) [107]. As células SD formam um subconjunto de células com potencial multilinhagem e propriedades renoprotetoras conhecidas que atenuam doenças crônicasdoenca renal(CKD) através de um aumento da expressão BMP-7 [107]. Usando a abordagem de rastreamento de linhagem descrita acima, Lazzeri et al. mostraram que um tratamento com dois HDACis amplamente utilizados, TSA e 4-fenilbutirato (4-PBA), levou à proliferação de Pax2 mais progenitor, consequentemente evitando o desenvolvimento de fibrose tecidual e DRC [5]. O desenvolvimento de HDACis seletivos, com maior eficácia e menor toxicidade, melhorariarimrecuperação através da proliferação de progenitores tubulares. É importante notar que as HDACis mostraram efeitos terapêuticos benéficos em vários modelos experimentais dedoenças renaisalém de IRA, incluindo glomeruloesclerose, fibrose tubulointersticial, inflamação glomerular e tubulointersticial, nefrite lúpica,doenca renalerenalcarcinoma celular (CCR), conforme revisado em [108]. Vários HDACis estão atualmente em ensaios de Fase 1 ou 2 para o tratamento de CCR e insuficiência renal (clinicaltrial.org).

Reguladores de progenitores tubulares em patologia: um coro cacofônico

Características biológicas e moleculares derimcâncer sugere querenalprogenitores podem estar na origem do desenvolvimento de diferentesrimtipos de tumores. Em um estudo recente, Peired et al. mostrou que o ser humanorenalprogenitores que superexpressam NICD1 tiveram uma capacidade proliferativa aumentada e formam mitose aberrante em culturas 2D e podem gerar uma massa semelhante a tumor em culturas 3D [8]. Da mesma forma, Pax2 maisrenalprogenitores que superexpressam NICD1 após indução de transgene em camundongos adultos ou após IRI estavam na origem de adenomas papilares e RCCs [8]. Na confirmação deste achado, um tratamento bloqueando a ativação de NOTCH1 induzida por IRA endógena levou ao desenvolvimento de menos tumores [8]. Recentemente, dois estudos sugeriram que os angiomiolipomas se originam derimcélulas epiteliais localizadas no túbulo e em expansão clonal em resposta à deleção do gene do complexo da esclerose tuberosa (TSC) [109,110]. Ambos os estudos propuseram que essas células poderiam serrenalprogenitores com capacidade de diferenciação multilinhagem [109,110]. Curiosamente, Cho et al. revelou que a ativação de um loop regulatório Rheb-Notch-Rheb não relatado anteriormente, no qual a ligação cíclica de Notch1 aos elementos responsivos a Notch (NREs) no promotor Rheb é um evento chave, foi o principal mecanismo por trás da geração do múltiplas linhagens presentes no angiomiolipoma [109]. Em conjunto, esses resultados indicam que uma desregulação da via Notch emrenalprogenitores podem levar arenalpatologias.

Wan et ai. observaram que a expressão de SOX9 foi regulada positivamente em pacientes com CCR e correlacionada com o grau patológico avançado [111]. Pacientes com CCR com altos níveis de SOX9 também tiveram sobrevida mais curta [111]. Esses dados confirmaram um estudo precedente que associou a expressão de SOX9 com a classificação RCC Fuhrman e mostrou que pacientes com SOX9 ( ) tiveram uma resposta terapêutica muito melhor aos inibidores de tirosina quinase do que aqueles com SOX9 ( plus ) [112]. Portanto, poderíamos hipotetizar que um aumento da expressão de SOX9 em SOX9 maisrenalprogenitores poderiam contribuir para o desenvolvimento do RCC. Um mecanismo semelhante foi descrito no câncer de mama tipo basal, onde a expressão de SOX9 em células-tronco/progenitoras luminais poderia controlar a plasticidade da linhagem para o câncer através da ativação da sinalização NF-κB [113].

Perspectivas sobre o futuro dos progenitores renais

Sequenciamento de RNA de célula única: vamos entrar em sintonia com os temposO rápido desenvolvimento do scRNAseq está abrindo novas perspectivas para dissecar os processos moleculares envolvidos narenalregulação progenitora em condições fisiológicas e patológicas. O ScRNAseq consiste em obter perfis de expressão gênica em resolução unicelular, evidenciando os diferentes estados celulares e dinâmicas moleculares mesmo das subpopulações mais raras. Essa nova tecnologia foi usada com sucesso em vários órgãos, por exemplo, para estudar Prominin 1 mais progenitores hepáticos [114], progenitores linfoides com regulação negativa de Dach1 [115] e KTR5 mais progenitores pulmonares em pacientes com COVID-19 [116]. Nos últimos anos, um número crescente de grupos de pesquisa tem aplicado essa estratégia para definir as populações de células dorinsem camundongos e humanos [117-120]. Em um estudo muito recente, Rudman-Melnick et al. identificaram a assinatura transcricional de todas as populações celulares em um modelo experimental de IRA, destacando a presença de moléculas relacionadas à lesão não descritas anteriormente [119]. Tal abordagem poderia revelar novos mecanismos ativados emrenalprogenitores após AKI, levando à identificação de potenciais alvos moleculares. Em seu artigo seminal, Young et al. foram capazes de combinar células claras e células RCC papilares a um subtipo de células tubulares convolutas proximais definidas pela expressão de SLC17A3 e VCAM1 [117]. Como mencionado anteriormente, a expressão de VCAM1 ou CD106 caracteriza, juntamente com CD133, uma rara população derenalprogenitores espalhados principalmente no túbulo proximal [6]. Uma análise dos dados de scRNAseq revelou que o transcriptoma do progenitor renal humano mostra semelhanças com PT1, a suposta célula de origem do CCR papilar humano [8]. Essas observações corroboram nossa hipótese de que o CCR papilar se origina da transformação mediada por Notch e proliferação de uma população de progenitores renais no túbulo proximal [8].

Aplicações clínicas: a clínica chama o tom

Terapias baseadas em progenitores renais representam uma nova e promissora fronteira no tratamento dedoenças renais, pois vários estudos sugerem que eles melhoramfunção renalapós lesão [121]. No entanto, injetarrenalprogenitores diretamente em modelos animais delesão renalpara induzir a regeneração do tecido apresenta limitações importantes que foram expostas em outros lugares [121]. Essas ressalvas podem ser contornadas graças às propriedades recém-exploradas derenalprogenitores, que é sua capacidade de secretar fatores tróficos, citocinas ou quimiocinas que mediam eficientementerimreparo de forma parácrina ou autócrina (Figura 2). Kenji et ai. relataram que a injeção intraperitoneal de sobrenadante de cultura obtido de rato adultorimprogenitores suprimiram significativamente a apoptose da célula tubular de resíduosrenalcélulas, diminuiu a inflamação e promoveu a proliferação de células imaturas em modelo experimental de IRI através da liberação de HGF (fator de crescimento de hepatócitos), EGF (fator de crescimento epidérmico), TGF- e Epo (eritropoietina) [122]. De fato, o uso terapêutico de numerosos fatores de crescimento tem sido relatado para melhorarlesões renais, como HGF, BMP7, EGF, TGF- e VEGF (fator de crescimento endotelial vascular) [123-127]. Sallustio et al. relatou que o ser humanorenalprogenitores não apenas reparam significativamente as células tubulares danificadas, mas também exibem efeitos antifibróticos através da secreção de CXCL6 (ligante 6 de quimiocina de motivo CXC), SAA2 (amiloide sérico A2), SAA4 (amiloide sérico A4) e BPIFA2 (BPI (permeabilidade bactericida). -crescente) que contém o membro da família A 2) por meio de um mecanismo parácrino [128]. Aggarwal et ai. informou que orenalsecreção progenitora de limites de Eporenalfibrose após lesão tubular [129]. Além dos fatores solúveis, os progenitores renais secretam vesículas extracelulares (EVs), partículas de tamanho nanométrico delimitadas por bicamadas lipídicas que transportam lipídios bioativos, proteínas e RNAs que permitem a comunicação célula a célula por meio de ações parácrinas. O tipo menor e melhor descrito de EVs são os exossomos, que foram recentemente investigados por seus efeitos protetores contra LRA induzida por IRI [130,131]. Li et ai. demonstraram que exossomos derivados de progenitores renais podem restaurar estruturas e funções renais por meio de suas habilidades imunomoduladoras, antiapoptóticas e de estimulação da proliferação em modelos de LRA. MicroRNAs (miRNAs) foram os componentes mais abundantes dos exossomos, e entre eles, miR-146a foi identificado como o principal ator na mediação de efeitos citoprotetores pela regulação negativa de IRAK1 (interleukin 1 receptor associado kinase 1)/NF-kB sinalização [130]. Em um modelo de nefropatia diabética, os exossomos secretados por progenitores urinários reduziram a apoptose de podócitos suprimindo a caspase-3 e promovendo a regeneração vascular, o que pode estar relacionado com as citocinas VEGF, TGF- 1, angiogenina e BMP -7 contido em exossomos derivados de progenitores urinários [132]. A inibição da apoptose de podócitos também foi relacionada à superexpressão de miR-16-5p em exossomos secretados por progenitores urinários pela supressão de VEGF-A [133].

Moléculas e exossomos secretados porrenalprogenitores promovem a recuperação dedoenca renalatravés da sua capacidade de exercer uma série de efeitos renoprotetores e regenerativos graças à sua reduzida imunogenicidade e menor risco de maldiferenciação e tumorigénese em comparação com as terapias celulares. Esses recursos notáveis ​​os tornam atraentes para aplicações clínicas. Outro desafio na abordagem clínica dadoenca renalé a descoberta de novas ferramentas para diagnosticar e monitorardoenca renalque seriam facilmente acessíveis com procedimentos não invasivos. Nesse contexto, a urina representa um biofluido valioso devido à sua acessibilidade, amostragem rápida e fácil e ampla variedade de proteínas, metabólitos, células e conteúdos celulares liberados do trato urogenital [134]. A presença de células na urina que exibem propriedades de células-tronco foi descrita pela primeira vez por Zhang et al. em 2008 [135]. Nos anos seguintes, vários grupos desenvolveram técnicas para isolar e caracterizar progenitores derivados de urina de doadores saudáveis ​​e pacientes comrimdistúrbios [136]. Ainda não há consenso formal sobre quais marcadores podem ser usados ​​para definir progenitores derivados de urina. A maioria dos estudos indicou que eles expressam marcadores de células-tronco mesenquimais (CD44, CD73 e VIM) e marcadores de células-tronco (como POU5F1, SSEA4 e TRA-1-81, bem como CD117), mas nenhum marcador de células hematopoiéticas ou derivadas de urotélio linhagens celulares e baixos níveis de marcadores específicos de túbulos ou podócitos [136]. Em relação às suas origens, Bharadwaj et al. mostrou que derivados da urinarenalprogenitores carregavam o cromossomo Y em umatransplante de rimdestinatário, indicando que provêm dorins[137]. Essas células têm a capacidade de se diferenciar em podócitos [138] e expressar marcadores proteicos específicos de podócitos e PEC [137,139], sugerindo que se originam de PECs. Uma análise transcriptômica comparativa de derivados de urinarenalprogenitores erimderivado de biópsiarenalcélulas epiteliais proximais confirmaram a identidade de progenitores renais de progenitores derivados de urina [87], indicando que eles também podem se originar de progenitores tubulares dispersos. Essas células podem ser reprogramadas em células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) e usadas para medicina regenerativa, modelagem de doenças ou testes farmacológicos [140,141].

Recentemente, foi proposto que a expressão dorenalo marcador progenitor CD133 em EVs urinários representa um bom marcador para avaliação do estado funcional do compartimento tubular renal e da presença de células com atividade proliferativa e reparadora dentro dos túbulos após lesão. De fato, dois estudos relataram que os níveis de CD133 mais EV urinário, elevados em indivíduos saudáveis, diminuem não apenas em pacientes com dano tubular agudo [142], mas também em condições glomerulares agudas e crônicas [143]. Além disso, a presença de progenitores renais na urina pode refletir o estado fisiopatológico darenaltecido. Em particular, Manonelles et al. forneceram evidências de que o isolamento de CD133 mais CD24 mais progenitores renais da urina de receptores de aloenxertos estáveis ​​aos seis meses poderia prever o mau resultado a longo prazo do transplante em dois anos [144]. A proliferação de progenitores renais e a migração da cápsula de Bowman para o tufo glomerular através do espaço urinário para substituir podócitos destacados poderia explicar a excreção de progenitores renais e, se mantida ao longo do tempo, pode não preservar a função do aloenxerto, resultando em declínio da TFG. albuminúria e desenvolvimento de lesão histológica glomerular crônica [144].

Derivado de urinarimAs células também podem ser uma poderosa ferramenta personalizada para estudos funcionais em variantes candidatas emdoença renal. Conforme descrito por Lazzeri et al., derivados de urinarenalprogenitores obtidos de pacientes portadores de mutações patogênicas em genes que codificam proteínas podócitos se expandem em cultura, mas desenvolvem anomalias na expressão ou localização de proteínas podócitos após a diferenciação podocitária [138]. De acordo com esta evidência, a mesma técnica foi usada para demonstrar a patogenicidade de uma variante do gene NPHS1 de significado desconhecido em um paciente com nefrite lúpica refratária [145]. Outro estudo sublinhou a possibilidade de usar células epiteliais renais derivadas da urina para realizar estudos de RNA e funcionais emrimgenes específicos, validando a patogenicidade de uma variante sinônima em PKHD1 (policísticorime doença hepática 1) e confirmando o diagnóstico genético de ARPKD (Autosomal Recessive Polycystic PolycysticDoenca renal) em paciente com DRC associada a quadro policístico atípicorins [146].

Conclusões

Um vasto corpo de literatura descreve os numerosos mecanismos de regulação derenalprogenitores nos compartimentos glomerular e tubular, permitindo-nos ter uma visão global da complexidade dos processos moleculares que ocorrem nas condições fisiológicas e patológicas. Conhecendo a assinatura molecular derenalprogenitores abre a porta para identificar novos alvos para as drogas sustentaremrimregeneração ou biomarcadores para monitorarrimsaúde.