Parte 2 Diversidade fenotípica e especialização metabólica de células endoteliais renais

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Sébastien J. Dumas^1,6, Elda Meta^1,6, Mila Borri^1,6, Yonglun Luo ^2,3, Xuri Li⁴, Ton J. Rabelink⁵e Pedro Carmeliet^1,4

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Pontos chave

• O endotélio difere entre os diferentes órgãos, provavelmente para suportar funções de órgãos distintos.

• Múltiplos fenótipos de células endoteliais especializadas coexistem nos glomérulos, córtex e medula renais; estes funcionam para apoiar a filtração glomerular, a reabsorção e secreção de íons e metabólitos e a concentração na urina.

• Os diferentes microambientes locais norimmoldar a heterogeneidade molecular e metabólica do endotélio renal; inversamente, os fatores endócrinos derivados de células endoteliais sustentam os nichos de diferentesrimmicroambientes.

• O metabolismo das células endoteliais renais pode ser alterado no contexto derimprejuízoe doenças, em parte como resultado de mudanças no microambiente.

• Maior compreensão da diversidade fenotípica e especialização metabólica das células endoteliais renais pode auxiliar na identificação de novos alvos para o tratamento derimdoençaserimregeneração.

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As respostas do REC a mudanças na tensão de cisalhamento ECs são constantemente expostas a uma força de estiramento induzida pela pulsatilidade do fluxo sanguíneo e uma força de atrito paralela à parede do vaso, a tensão de cisalhamento do fluido¹⁹⁵. Essas células estão equipadas para sentir essas forças e transformá-las em sinais bioquímicos que podem afetar a homeostase dos vasos, regulando o tônus ​​vascular e a remodelação da CE, que ajusta o fluxo sanguíneo para atender às necessidades dos tecidos195. Curiosamente, CEs de diferentes porções do leito vascular são expostos a tipos de fluxo específicos e respondem adequadamente195 (Fig. 5a). Nas artérias e arteríolas, o fluxo sanguíneo é altamente pulsátil, enquanto nos capilares é de magnitude semelhante, mas menos pulsátil, e nas vênulas e veias o fluxo sanguíneo é cerca de três a dez vezes menor e a pulsatilidade é mínima195. Norim, the vasculature of the cortex receives >94 por cento do fluxo sanguíneo renal¹⁹⁶sugerindo que a vasculatura medular é exposta a um ambiente de tensão de cisalhamento relativamente baixo. Por outro lado, os gRECs são expostos a um ambiente de tensão de cisalhamento relativamente alto (estimado em 1 din/cm2 a 95 din/cm2), como resultado do alto fluxo sanguíneo e pressão combinados com o aumento da viscosidade do sangue como resultado da filtração processo 197 (Fig. 5b). A exposição do gREC ao estresse de cisalhamento é crítica, pois evita a agregação plaquetária, em parte por induzir o desdobramento conformacional do fator de von Willebrand da glicoproteína do sangue (vWF), que aumenta sua suscetibilidade à clivagem pela metaloprotease ADAMTS13^198,199. A importância desse fenômeno para a saúde do gREC é demonstrada pelo fenótipo pró-trombótico observado na síndrome hemolítico-urêmica associada à toxina Shiga. A toxina Shiga promove a secreção de vWF por gRECs e a formação de multímeros ultragrandes de vWF que são resistentes à clivagem por ADAMTS13 e induzem microangiopatia trombótica nos glomérulos e norimmicrovasculatura200, eventualmente levando à LRA. Na púrpura trombocitopênica trombótica, a baixa atividade da ADAMTS13 resulta em um resultado semelhante¹⁹⁹.

A importância do estresse de cisalhamento também é ilustrada pelo desenvolvimento de lesões ateroscleróticas nas artérias renais, que podem resultar em estenose da artéria renal – a maior causa isolada de hipertensão secundária201,202. Essas lesões se desenvolvem em regiões de ateroprona nas artérias e arteríolas que são expostas a menor tensão de cisalhamento laminar do que outras regiões, como regiões de bifurcação arterial, onde o fluxo sanguíneo é tipicamente perturbado201 (Fig. 5c).

Efeitos da tensão de cisalhamento laminar em ECs.O estresse de cisalhamento laminar induz a regulação positiva dos fatores de transcrição Krüppel-like factor 2 (KLF2) e KLF4 em ECs, em parte através da liberação de ATP e subsequente ativação de receptores purinérgicos P2X4203, e em parte através da ativação da sinalização MEK5–ERK5–MEF2 caminho^204,205(Fig. 5d). Norim, Klf2 e Klf4 juntamente com o gene alvo KLF4, Thbd (que codifica trombomodulina), foram relatados como marcadores de gRECs derivados das arteríolas eferentes em camundongos adultos^10,11(Fig. 3b). A localização desses marcadores responsivos ao fluxo é consistente com o fato de que os RECs localizados no local de saída imediata dos glomérulos estão expostos a alta tensão de cisalhamento laminar, potencialmente relacionada à alta viscosidade sanguínea dessa região. A regulação positiva e a ativação de KLF2 mediam a quiescência de EC, caracterizada por um aumento na expressão de VE-caderina e -catenina para auxiliar a manutenção de uma barreira vascular apertada206, o alinhamento de ECs na direção do fluxo207, a inibição da inflamação e manutenção de um fenótipo antiaterogênico, uma regulação positiva de antioxidantes e uma diminuição do tônus ​​vascular secundária à produção endotelial de NO e prostaciclinas208–210 (Fig. 5d). A ativação de KLF2 em gRECs os protegeu contra lesões e progressão da doença em modelos animais de DRC^211,212. Assim, KLF2 é suprarregulado no endotélio glomerular em resposta ao estresse de cisalhamento in vitro, onde promove um fenótipo anticoagulante e anti-inflamatório e desencadeia uma diminuição dependente do endotélio na resistência da barreira podocitária, necessária para a função de filtração adequada204. A suprarregulação de gREC KLF2 secundária à hiperfiltração glomerular conferiu proteção contra a disfunção da CE e atenuou a progressão da DRC em um modelo de nefrectomia unilateral212. Por outro lado, a perda de KLF2 endotelial exacerbou a hipertrofia glomerular e proteinúria em um modelo de estreptozotocina induzidadiabéticorimdoença²¹¹. O KLF4 endotelial também é renoprotetor em AKI213. A perda específica de EC de KLF4 exacerbou a lesão renal em um modelo de LRA isquêmica promovendo a aquisição de um fenótipo pró-inflamatório por EC²¹³. No entanto, vale a pena notar que KLF2 e KLF4 têm papéis específicos de contexto no endotélio214. Por exemplo, eles podem promover a ativação de ECs e a formação de lesões que levam a malformações cavernosas cerebrais em desenvolvimento^214,215.

A exposição ao estresse de cisalhamento laminar reduz a captação de glicose²¹⁶e estimula a biogênese mitocondrial em ECs^217–219. A ativação de KLF2 regula negativamente a expressão de PFKFB3 juntamente com a de outros genes glicolíticos, como HK2 (que codifica a hexoquinase 2) e PFK1 (que codifica a fosfofrutoquinase 1 (PFK1)), resultando em uma diminuição na glicólise216 e no transporte de intermediários glicolíticos precoces disponíveis à via biossintética de hexosamina e ácido glicurônico para síntese de UDP-GlcUA e UDP-GlcNAc, respectivamente, que são os substratos limitantes da hialuronana sintase (HAS2)^{133,220–222}. KLF2 também induz a expressão e translocação de membrana de HAS2 e a conseqüente síntese do componente glicocálice hialuronano^133,222. Assim, ECs expostos a fluxo laminar exibem um glicocálice muito mais espesso do que ECs expostos a fluxo perturbado133 (Fig. 5d,e). A deleção específica de EC de Has2 tem efeitos profundos narim, incluindo comprometimento da estrutura do glicocálice dos gRECs capilares, ruptura das fenestrações endoteliais glomerulares40, albuminúria indicativa de disfunção da barreira de filtração, sinalização perturbada da angiopoietina 1 dependente do glicocálice e estruturas anormais de podócitos como resultado de crosstalk anormal de EC-podócitos, resultando em glomerular rarefação capilar e glomeruloesclerose⁴⁰.

A respiração mitocondrial e a geração de ATP também estão aumentadas em ECs sob fluxo unidirecional em comparação com aqueles expostos a fluxo perturbado223,224. O bloqueio da geração de ATP mitocondrial inibe a liberação de ATP induzida pelo estresse de cisalhamento, enquanto, por outro lado, a inibição da glicólise não tem efeito, sugerindo que a respiração mitocondrial da EC é necessária para a ativação do receptor purinérgico, que por sua vez induz a expressão de KLF2 em resposta ao estresse de cisalhamento^203,218,224. Além disso, a biogênese mitocondrial é regulada positivamente em resposta ao estresse de cisalhamento, devido à ativação de uma cascata de sinalização SIRT1–PGC1a–TFAM217,219, enquanto a expressão de genes antioxidantes, como heme oxigenase 1 e glutarredoxina 1, é aumentada para proteger as ECs de ROS225.226 (Fig. 5d). A inibição da cadeia de transporte de elétrons em ECs expostas ao fluxo laminar resultou em inflamação de EC, sugerindo que a respiração mitocondrial previne a ativação de EC.²²³. Norim, a ativação do receptor 5-HT1F para estimular a biogênese mitocondrial em RECs pode reduzir a rarefação vascular e promover a recuperação da lesão, como foi demonstrado em um modelo de AKI227.

O KLF4 também induz a regulação positiva do colesterol-25- hidroxilase (CH25H) e do receptor X do fígado após a exposição a um estresse de cisalhamento pulsátil ateroprotetor²²⁸. CH25H catalisa a produção de 25-hidroxicolesterol, que impede a ativação da proteína 2 de ligação ao elemento regulador de esterol (SREBP2), um importante mediador na resposta da CE ao fluxo sanguíneo perturbado (veja abaixo)229,230. Assim, a modulação da expressão e ativação de KLF2 e KLF4 pelo estresse de cisalhamento laminar e suas consequentes respostas metabólicas podem ter um papel crítico na manutenção da quiescência do REC e da filtração glomerular (Fig. 5d).

Efeitos do fluxo sanguíneo perturbado em ECs.CEs expostos a distúrbios do fluxo sanguíneo, como em bifurcações ou curvaturas arteriais, são ativados e exibem um fenótipo pró-inflamatório e aterogênico231 (Fig. 5e). Assim, a ativação de RECs arteriolares arteriolares e aferentes localizados nessas regiões de ateroprona pode promover o desenvolvimento de estenose aterosclerótica da artéria renal.

A expressão de KLF4 é reprimida pelo fluxo sanguíneo perturbado, com aumento da metilação da região promotora de KLF4 impedindo a ligação de MEF2 e a subsequente transcrição de KLF4²³². Além disso, o microRNA (miR)-92a, que é induzido em regiões de ateroprona em resposta ao baixo estresse de cisalhamento, reprime a expressão endotelial de KLF2, KLF4 e SIRT1 e regula negativamente a fosfatase de ácido fosfatídico tipo 2B (PPAP2B)216.233.234. Sob condições de tensão de cisalhamento laminar normal, o PPAP2B desfosforila o ácido lisofosfatídico (LPA) circulante, impedindo sua ligação ao receptor LPAR1, que de outra forma induz sinalização pró-inflamatória233 (Fig. 5e). A perda endotelial de PPAP2B leva à inflamação local e sistêmica exacerbada associada ao aumento da permeabilidade endotelial235. A sinalização LPA está envolvida emrimdoença através da indução de ROS, citocinas inflamatórias e fibrose236

A exposição endotelial a baixa tensão de cisalhamento e fluxo perturbado induz a expressão de enzimas glicolíticas e de piruvato desidrogenase quinase 1 (PDK1), desacoplando assim a glicólise do metabolismo mitocondrial e diminuindo a respiração mitocondrial em ECs^223,237(Fig. 5e). Mecanicamente, o fluxo perturbado induz a produção de ROS derivados de NAD(P)H oxidase 4 (NOX4) e ativa o NF-κB, levando à regulação positiva e estabilização do HIF1, impedindo sua degradação^223,237. A ativação da via NF-κB tem sido associada à atividade da heparinase e consequente degradação do glicocálice^238.Em consonância com esses achados, a ativação do NF-κB é reprimida pelo estresse de cisalhamento crônico no endotélio glomerular239. A ativação de HIF1 em resposta ao fluxo perturbado aumenta a proliferação de EC arterial e a expressão de marcadores inflamatórios, enquanto a inibição da glicólise previne essas respostas223,237. Além disso, a ativação da fosforilação oxidativa mitocondrial previne o fenótipo pró-inflamatório induzido por fluxo perturbado em ECs arteriais²²³.

Distúrbios em baixo estresse de cisalhamento também induzem a ativação dos fatores de transcrição pró-inflamatórios YAP e TAZ, enquanto o estresse de cisalhamento laminar os inibe de maneira dependente de integrina^240,241. A ativação de YAP e TAZ modula o metabolismo de EC estimulando a glicólise e a atividade mitocondrial de maneira dependente de MYC²⁴², e regulando positivamente a glutaminólise²⁴³. Por outro lado, a enzima glicolítica PFK1 estimula a atividade YAP e TAZ em uma alça de retroalimentação positiva244. YAP e TAZ são mecanorreguladores da via de sinalização TGF-SMAD norim. Eles demonstraram promover fibrose renal em um modelo experimental de obstrução ureteral unilateral, embora o papel dos RECs nessa resposta fibrótica como resultado da transição endotelial-mesenquimal tenha sido pouco investigado^245,246

Curiosamente, os CEs expostos a um fluxo sanguíneo perturbado também mostram a ativação de SREBP2, que regula os genes envolvidos na síntese de colesterol, incluindo a enzima limitante da taxa da via do mevalonato HMG-CoA redutase (Fig. 5e) e diminui o efluxo de colesterol^230,247, aumentando o nível intracelular de colesterol em ECs^230,247. Curiosamente, a inibição da HMG-CoA redutase por estatinas induz um aumento endotelial na expressão de KLF2 e reduz a sinalização pró-inflamatória por NF-κB, HIF1 e YAP-TAZ, induzindo assim uma resposta semelhante à EC ao fluxo laminar^241,248,249. Além disso, a ativação de SREBP2 promove a transcrição de miR-92a, regula positivamente a expressão de NOX2, que induz a produção de ROS, e aumenta a expressão do inflamassoma NLRP3, promovendo inflamação endotelial e aterosclerose216,230. Assim, SREBP2 pode ser um dos principais impulsionadores da resposta endotelial arterial renal e arteriolar aferente a um fluxo perturbado.

Respostas REC a mudanças na osmolaridade

orinspode produzir urina de osmolaridade amplamente variável, dependendo do estado de hidratação. O multiplicador de contracorrente da alça de Henle gera um gradiente de osmolaridade medular que fundamenta o mecanismo de concentração da urina e determina a osmolaridade final da urina. Resumidamente, o TALH - um segmento tubular que é principalmente impermeável à água - transporta ativamente NaCl do filtrado para o interstício medular, estabelecendo uma diferença de osmolalidade de 20 mOsm/kg H2O entre o fluxo ascendente e descendente²⁵⁰ (Fig. 6a). Como resposta osmótica, a água é reabsorvida através do ramo descendente fino de Henle (TDLH), aumentando assim a osmolaridade do filtrado250. À medida que esse filtrado progride do TDLH para o TALH, a reabsorção ativa de NaCl pelo TALH restabelece a diferença de osmolaridade de 20 mOsm/kg H2O entre o TALH e o interstício, aumentando ainda mais a osmolaridade do interstício medular250. A multiplicação dessas pequenas diferenças de osmolalidade entre os fluxos de contracorrente leva a um grande gradiente de osmolalidade corticomedular (um multiplicador de contracorrente)²⁵⁰. Ao nível dos vasos retos, o efluxo de água facilitado pelas aquaporinas ocorre paralelamente à reabsorção de uréia e NaCl dentro do DVR, impulsionado pela diferença entre a osmolaridade sanguínea e medular, resultando em aumento da osmolaridade sanguínea em direção à papila²⁵⁰(Fig. 6a). Em contraste, o AVR altamente fenestrado reabsorve a água medular e libera NaCl no interstício, uma vez que o sangue proveniente da papila é de maior osmolaridade que o interstício medular.²⁵⁰(Fig. 6a). Essa troca de contracorrente entre o DVR e o AVR mantém o gradiente de osmolaridade medular criado pelo sistema multiplicador de contracorrente (Fig. 6a). A alta osmolaridade da medula também é sustentada pelos ductos coletores, que exportam ativamente uréia dentro do interstício medular interno enquanto concentram a urina de acordo com o gradiente de osmolaridade medular via transporte de água facilitado pela aquaporina. Como consequência, as células medulares, incluindo mRECs, são expostas a níveis extremos de hiperosmolaridade, especialmente sob condições de desidratação, em que a osmolalidade pode chegar a 1.400 mOsm/kg em humanos.²⁵⁰(Fig. 6a). Conforme descrito abaixo, as evidências disponíveis sugerem que os mRECs se adaptaram a essas condições extremas, ativando mecanismos de proteção e desenvolvendo um perfil metabólico específico10. É importante notar que outros (R)ECs podem ser expostos a condições hiperosmolares como consequência da hiperglicemia no contexto do diabetes mellitus²⁵¹.

A resposta dos ECs a condições de hiperosmolaridade tem sido pouco investigada, com a maioria das pesquisas neste campo concentrando-se em células epiteliais renais, nas quais a hiperosmolaridade desencadeia a parada do ciclo celular, a produção de EROs e danos ao DNA²⁵². Especificamente, a resposta epitelial à hiperosmolaridade é caracterizada por uma reorganização da actina do citoesqueleto por meio de um processo dependente de integrinas e da família Rho de GTPases253, ativação dos canais de Na plus NHE4 (ref. 254), NKCC1 e NKCC2 (ref. 255 ), e o influxo resultante de íons Na+ para manutenção do volume celular. Essas respostas desencadeiam a expressão de proteínas de choque térmico para manter o dobramento correto das proteínas e a ativação do fator de transcrição sensível à hiperosmolaridade TonEBP (também conhecido como NFAT5); Em condições de hiperosmolaridade prolongada, como na papila, essas respostas acabam resultando no acúmulo de osmólitos orgânicos inertes.²⁵².

Evidências de um estudo de transcriptoma em camundongos expostos à privação de água sugerem que um processo semelhante ocorre no endotélio medular renal10 (Fig. 6b). Esses mRECs demonstram aumento da expressão de genes relacionados às vias de fosforilação glicolítica e oxidativa10 (Fig. 6b). Além disso, análises do transcriptoma sugeriram que essas células envolvem processos enzimáticos e de transporte para auxiliar no acúmulo de osmólitos orgânicos inertes - como os derivados de açúcar, polióis (em particular, sorbitol, que é derivado da via de poliol e mio-inositol, que pode ser captado ou sintetizado a partir de intermediários glicolíticos), aminoácidos (em particular, taurina) e possivelmente metilaminas como betaína e glicerofosfocolina – para equilibrar a osmolaridade entre os compartimentos intracelular e extracelular10 (Fig. 6b). Após privação prolongada de água, os mRECs também regulam positivamente o Na+/K+ ATPase, presumivelmente para limitar o acúmulo intracelular de Na+ (Fig. 6b). Nesse cenário, a fosforilação oxidativa, que produz 32 moléculas de ATP por molécula de glicose, representaria uma estratégia mais eficiente do que a glicólise anaeróbica, que libera apenas duas moléculas de ATP por molécula de glicose, para sustentar uma maior atividade de Na+/K+ ATPase. Além disso, alguns dos intermediários da glicólise que se acumulam nas ECs expostas a condições hiperosmolares provavelmente se desviam de seu destino glicolítico para entrar nas vias de síntese de osmólitos, em particular os polióis, sorbitol e mio-inositol.¹⁰. Juntas, essas adaptações metabólicas dos mRECs às mudanças na osmolaridade permitiriam sua sobrevivência em ambientes hiperosmolares extremos e permitiriam que eles sustentemrimfunção^10,256.

Adaptação EC na homeostase tecidual

Os ECs são instruídos pela sinalização do fator de crescimento angiogênico das células de suporte, como pericitos, células epiteliais e podócitos. Por outro lado, o endotélio instrui suas células vizinhas diretas por meio de sinalização autócrina.

Exposição do REC a fatores angiogênicos

Embora os ECs sejam considerados quiescentes na idade adulta sob condições fisiológicas, um dos achados mais intrigantes obtidos a partir dos estudos de RNA-seq de célula única disponíveis nos RECs é a presença de alguns ECs angiogênicos típicos norimcórtex e medula em camundongos adultos saudáveis6,10. Esses RECs são caracterizados por um programa genético semelhante ao dos ECs migratórios angiogênicos (também conhecidos como células de ponta) (Fig. 7a). Essas células provavelmente estão expostas a fatores de crescimento angiogênicos e podem contribuir para a regeneração vascular na vasculatura adulta, embora seu papel ainda seja desconhecido. As células dentro do rim podem produzir fatores de crescimento angiogênicos, seja de maneira constitutiva (por exemplo, no caso de VEGFA derivado de podócitos) ou em resposta a alterações nas condições microambientais, como hipóxia, estresse oxidativo, estresse de cisalhamento ou inflamação. Fatores de crescimento angiogênico impulsionam a vascularização dos glomérulos e túbulos duranterimdesenvolvimento em um processo que depende principalmente da cooperação de brotamento e angiogênese intussusceptiva257 (Fig. 7a,b). Por exemplo, angiopoietinas e seu receptor endotelial cognato Tie2 suportam a linfangiogênese e são críticos para o desenvolvimento da AVR em embriões de camundongos, e são necessários para a capacidade de concentração da urina30. A sinalização de VEGF também é necessária para o desenvolvimento adequado da arquitetura glomerular. Por exemplo, a neutralização do VEGF mediada por anticorpos em camundongos recém-nascidos prejudica a formação de vasos no córtex renal superficial e nos glomérulos e, por fim, prejudica o desenvolvimento dos néfrons258, enquanto a deleção pós-natal do VEGFR2 danifica o endotélio glomerular48. Além disso, a perda de VEGFA derivado de podócitos impede a vascularização glomerular e leva à morte perinatal, enquanto a perda heterozigótica de Vegfa resulta em endotelinas glomerulares e proteinúria49. O VEGF derivado de podócitos é, portanto, uma pista crítica para estabelecer o endotélio glomerular e mantê-lo na fase adulta257. Da mesma forma, o VEGFA derivado de células epiteliais tubulares é necessário para o desenvolvimento e manutenção dos capilares peritubulares⁵⁰.

Tal como acontece com a ativação endotelial na ativação imune, a resposta fisiológica dos RECs à sinalização angiogênica pode se tornar desregulada em condições de doença²⁵⁹. Por exemplo, angiogênese desregulada é observada emrimaloenxertos²⁶⁰. Além disso, a perda de fatores angiogênicos, principalmente VEGF, tem sido implicada na perda capilar após LRA261; inversamente, a regulação positiva do VEGF melhorarimfunção, e a administração de VEGF reduz a rarefação capilar no contexto de lesão de isquemia-reperfusão^262,263. Evidências experimentais e clínicas sugerem que, na DRC, o equilíbrio entre fatores pró-angiogênicos e antiangiogênicos é perturbado^259,264. Embora a DRC seja caracterizada pela rarefação dos capilares peritubulares, o que promoverimhipóxia, impede a rediferenciação dos túbulos em regeneração, e provavelmente está associada à transição endotelial-mesenquimal, que contribui para a fibrose renal, a sinalização pró-angiogênica em gRECs capilares favorece o rompimento da barreira de filtração259. Por exemplo, evidências de modelos animais sugerem que nas fases iniciais da doença renal diabética, o endotélio glomerular e os ECs encontrados na vizinhança do glomérulo sofrem angiogênese anormal mediada por VEGF; bloqueio da angiogênese nesses modelos melhora a função renal²⁶⁵.

Embora pouco se saiba sobre o crescimento de vasos intussusceptivos, a angiogênese germinativa tem sido intensamente caracterizada1. O processo de germinação é orquestrado através da ativação de receptores de superfície de EC e vias de sinalização a jusante por fatores de crescimento angiogênicos, e o surgimento de dois principais fenótipos de EC angiogênicos – ECs proliferantes (também conhecidas como células do pedúnculo) e ECs migratórias (também conhecidas como células de ponta; descrito em detalhes em outro lugar^1,266,267). A nível metabólico, cada tipo de CE angiogénico tem necessidades específicas (demanda energética e de biomassa), de acordo com os seus fenótipos proliferativos ou migratórios, e adapta o seu metabolismo em conformidade144 (Caixa 1). Se os RECs angiogênicos, identificados por estudos de RNA-seq de célula única em camundongos adultos saudáveis, exibem atividade fenotípica e metabólica semelhante à das células de ponta, continua a ser determinado. Além disso, a capacidade potencial de estratégias metabólicas como suplementação metabólica para promover angiogênese ou linfangiogênese pararimreparação e regeneração também requer uma investigação mais aprofundada.

Sinalização Angiócrina no Rim

Os CEs também instruem diretamente suas células vizinhas por meio da liberação de fatores de crescimento e citocinas e da expressão de moléculas de adesão268. Norim, a vasculatura estabelece um nicho que sustenta o desenvolvimento e a manutenção darimestrutura e função4,11. A comprovação direta desse conceito é fornecida por estudos de organoides renais derivados de células-tronco pluripotentes induzidas, nos quais a maturação de estruturas glomerulares e tubulares pode ser induzida pela promoção da vascularização e fluxo sanguíneo através do transplante do organoide sob a cápsula renal de camundongos269. Além disso, a ruptura do endotélio glomerular em rins de camundongos embrionários impede a maturação dos podócitos, em particular, a aquisição de processos do pé e diafragmas em fenda⁴⁹. Curiosamente, tanto a vasculatura renal em desenvolvimento quanto a do adulto demonstram diferenças espaciais na expressão de fatores endócrinos. Durante o desenvolvimento do glomérulo, a metaloproteinase 2 da matriz derivada de EC parece regular a interação de ECs com podócitos para a montagem glomerular²⁷⁰, enquanto a expressão de PDGFB estimula o recrutamento de células mesangiais^271,272. O endotélio glomerular em desenvolvimento também expressa genes de fatores de crescimento como Fgf1 e Vegfa, o ligante Notch Dll4, o guia de orientação neuronal Sema5a e o antagonista Wnt Dkk2 (refs4,11); Dkk2 também é enriquecido em gRECs arteríolas aferentes que estão associados ao JGA na idade adulta10. As artérias e arteríolas renais em desenvolvimento também expressam fatores de crescimento, incluindo Pdgfb, Tgfb2 e Ltbp4 (ref. 11); a expressão de Tgfb2 e Ltbp4 permanecem enriquecidas nos mesmos subconjuntos de REC na idade adulta10. Surpreendentemente, o sistema de sinalização do fator de crescimento semelhante à insulina mostra uma zonação clara dentro do adultorimvascular: Igf1 é expresso principalmente narimmedula por RECs do AVR na papila, Igfbp7 é considerado um amplo marcador de mRECs, Igfbp4 é encontrado nos gRECs arteriolares aferentes, Igfbp3 é expresso principalmente por cRECs capilares peritubulares e Igfbp5 é enriquecido em ambos os capilares peritubulares corticais e glomerulares10,11. Vários outros fatores endócrinos também apresentam expressão heterogênea entre os diferentes fenótipos de EC em rins de camundongos adultos10. Seus papéis na manutençãorimtecido e funções ainda precisam ser investigados.

A sinalização angiocrina também é crítica para os processos de reparo após lesão renal. Por exemplo, os RECs podem contribuir para a recuperação renal após IRA, regulando as respostas inflamatórias ou fornecendo sinais pró-tubulogênicos²⁷³. Em coculturas, as células do túbulo proximal renal estimulam os RECs a expressar vários fatores angiócrinos, incluindo VEGF, TGF, seu antagonista 2-macroglobulina e fator de crescimento de hepatócitos, que por sua vez promovem a sobrevivência, proliferação e diferenciação do túbulo proximal células 274. É provável que a rarefação capilar induza processos de 'reparo desregulado de lesão crônica', que resultam em regeneração epitelial prejudicada, perda de néfrons e sinais pró-inflamatórios e fibróticos, possivelmente devido a sinais angiócrinos insuficientes273. Em apoio a essa hipótese, há evidências que demonstram que os extratos de células progenitoras endoteliais possuem atividade renoprotetora em modelos animais de LRA, prevenindo a perda capilar e reduzindo a fibrose, com fatores endócrinos, como o fator inibitório da leucemia, prevenindo e revertendo a transição fibroblasto-miofibroblasto²⁷⁵.

É necessária uma investigação mais aprofundada dos microambientes fisiológicos e patológicos que moldam os perfis endócrinos dos RECs. Além disso, os mecanismos pelos quais os processos metabólicos REC se interligam com essas assinaturas endócrinas distintas ainda precisam ser determinados. Curiosamente, um estudo de 2020 descreveu a comunicação de metabólitos endócrinos na regeneração muscular após isquemia. Esse estudo demonstrou que o lactato derivado de EC induz macrófagos a adotar um fenótipo pró-regenerativo M2-like, levantando a questão de saber se um mecanismo semelhante pode ocorrer norimpara promover a regeneração após insultos isquêmicos²⁷⁶.

Conclusões

O sistema vascular dos mamíferos tem sido considerado um canal passivo para o fornecimento de oxigênio e nutrientes para os diferentes órgãos, bem como para a remoção de resíduos, com o endotélio servindo como barreira hemato-tecido. Esse paradigma não é mais válido, uma vez que intensas pesquisas no campo vascular revelaram um papel ativo do endotélio não apenas na regulação da vasotona e da inflamação, mas também na maturação do órgão através da produção de mediadores endócrinos, imunidade e função do órgão. A importância dos ECs para esses processos é evidenciada pelo fato de que cada órgão se beneficia de um endotélio único, adaptado às suas necessidades específicas e moldado pelo microambiente celular e não celular.

Endotélio norimé único para esse órgão e exibe uma vasta heterogeneidade para sustentar as múltiplas atividades do rim na homeostase dos fluidos e da pressão sanguínea. É importante ressaltar que a disfunção do REC não está apenas associada à doença renal, mas pode levar à progressão da doença, identificando o endotélio renal como um alvo terapêutico relevante. Na última década, extensas análises revelaram que o metabolismo das ECs é fortemente regulado nos níveis celular e subcelular e que diferentes fenótipos de ECs exibem perfis metabólicos únicos. A plasticidade do metabolismo da EC fornece um mecanismo para orquestrar o comportamento fenotípico da EC, permitindo que as ECs respondam ativamente às mudanças em seu microambiente, mas também fornecendo uma oportunidade potencial para direcionamento terapêutico. Por exemplo, a inibição do PFKFB3 endotelial em ECs tumorais normalizou o fluxo glicolítico e a maturação dos vasos melhorada estão associadas à diminuição da ativação endotelial e ao aperto da barreira endotelial²⁷⁷. Além disso, a suplementação de ECs com o precursor de acetil-CoA, acetato, promove (linfa)angiogênese, in vitro e in vivo^278–280. Dietas específicas também podem oferecer novos caminhos terapêuticos: um estudo de 2019 demonstrou que uma dieta cetogênica promove a linfangiogênese aumentando o pool de acetil-CoA em LECs e diminuindo o linfedema em um modelo animal²⁸¹

Da mesma forma, norim, acredita-se que a heterogeneidade fenotípica dos RECs seja impulsionada por adaptações metabólicas às necessidades celulares e sinais do microambiente tanto na saúde quanto na doença. O direcionamento metabólico da disfunção endotelial, assim como a angiogênese e a linfangiogênese, são estratégias potenciais para melhorar a função renal no contexto da doença renal. Os organoides renais têm sido propostos como uma abordagem regenerativa para substituirrimmas a falta de vasculatura desenvolvida é uma grande limitação^282–284. Estratégias (incluindo estratégias metabólicas) para estimularrimA vascularização dos organoides e promover a maturação do EC podem promover a maturação desses organoides e, em última análise, facilitar seu uso terapêutico²⁶⁹. Apesar da necessidade de maiores investigações sobre as especificidades do endotélio renal, as evidências disponíveis suportam um papel fundamental dessas células narimprocessos fisiológicos e sugere que o direcionamento (metabólico) de RECs pode ser uma estratégia altamente benéfica para promover a recuperação e regeneração renal.

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