Estudio del daño renal inducido por la activación del sistema del complemento durante el fenómeno de isquemia reperfusión

Abstract

Els avenços realitzats en els últims anys en les tècniques d'extracció i preservació dels òrgans trasplantats, així com en la medicació immunosupressora i l'avaluació de risc immunològic, han permès millorar la supervivència de l'empelt renal i del receptor a curt termini. Aquesta millora no es veu tan clarament reflectida a mitjà i llarg termini. Probablement, una de les causes d'això últim és la funció retardada de l'empelt, una forma de dany renal agut, que es presenta en un 20-50% dels receptors de donant cadàver i que empitjora el pronòstic dels ronyons trasplantats que la pateixen .

En aquesta línia, la principal causa de funció retardada de l'empelt és el dany induït per la isquèmia-reperfusió, procés en part inherent a la tècnica del trasplantament renal, que es pot veure agreujat per múltiples factors com poden ser la situació del donant previ a la extracció de l'òrgan, la mateixa intervenció quirúrgica o per característiques del receptor. L'activació de el sistema del complement és un dels principals mecanismes involucrats en la fisiopatologia d'aquest fenomen.

L'objectiu de la present tesi és aprofundir en el coneixement de el dany induït per l'activació del sistema del complement en el fenomen d'isquèmia-reperfusió, en l'àmbit del trasplantament renal.

Per això, hem dissenyat tres estudis que abasten diferents aspectes clínics i etiopatogènics del dany pel complement en la isquèmia-reperfusió. Inicialment, vam analitzar l'impacte de la funció retardada de l'empelt, en una àmplia cohort de pacients trasplantats renals. Detectem pitjor supervivència de l'empelt i pitjor funció renal a l'any del trasplantament, en aquells pacients que van presentar funció retardada de l'empelt. D'altra banda, analitzem, la dinàmica de les concentracions solubles de el complex d'atac de membrana, producte de l'activació de la via final de el sistema del complement; també, examinem el patró histològic dels dipòsits del complex d'atac de membrana, C3d i el factor H. Aquesta anàlisi va ser realitzat en pacients trasplantats renals, amb i sense funció retardada de l'empelt, seguits de manera prospectiva. Vam trobar un augment rellevant tant dels nivells plasmàtics, com dels dipòsits histològics del complex d'atac de membrana, C3d i factor H, en aquells casos amb funció retardada de l'empelt. A més, vam detectar que una major concentració de nivells plasmàtics de complex d'atac de membrana es relaciona amb pitjor funció renal a 1 i 2 anys després de l'trasplantament.

També vam desenvolupar un model d'hipòxia-reoxigenació, utilitzant cèl·lules tubulars proximals humanes (HK-2). Aquest model va revelar activació local de diferents components de sistema del complement, inclòs el complex d'atac de membrana, i els receptors de C5a (C5aR1 i C5L2), un altre producte final de el sistema del complement, poc estudiat en aquest àmbit. Finalment, avaluem l'expressió histològica de C5aR1 i C5L2, en biòpsies de pacients trasplantats renals amb funció retardada de l'empelt i un grup control. Aquesta anàlisi ens va mostrar, major expressió de C5aR1 a la membrana de les cèl·lules tubulars i de C5L2 en endoteli capil·lar peritubular en les biòpsies de pacients amb funció retardada de l'empelt, comparat amb els controls.

Los avances realizados en los últimos años en las técnicas de extracción y preservación de los órganos trasplantados, así como en la medicación inmunosupresora y la evaluación del riesgo inmunológico, han permitido mejorar la supervivencia del injerto renal y del receptor a corto plazo. Esta mejoría no se ve tan claramente reflejada a medio y largo plazo. Probablemente, una de las causas de esto último es la función retrasada del injerto, una forma de daño renal agudo, que se presenta en un 20-50% de los receptores de donante fallecido y que empeora el pronóstico de los riñones trasplantados que la sufren.

En esta línea, la principal causa de función retrasada del injerto es el daño inducido por la isquemia-reperfusión, proceso en parte inherente a la técnica del trasplante renal, que puede verse agravado por múltiples factores como pueden ser la situación del donante previo a la extracción del órgano, la propia intervención quirúrgica o por características del receptor. La activación del sistema del complemento es uno de los principales mecanismos involucrados en la fisiopatología de este fenómeno.

El objetivo de la presente tesis es profundizar en el conocimiento del daño inducido por la activación del sistema del complemento en el fenómeno de isquemia-reperfusión, en el ámbito del trasplante renal.

Para ello, hemos diseñado tres estudios que abarcan diferentes aspectos clínicos y etiopatogénicos del daño por el complemento en la isquemia-reperfusión. Inicialmente, analizamos el impacto de la función retrasada del injerto, en una amplia cohorte de pacientes trasplantados renales. Detectamos peor supervivencia del injerto y peor función renal al año del trasplante, en aquellos pacientes que presentaron función retrasada del injerto. Por otro lado, analizamos, la dinámica de las concentraciones solubles del complejo de ataque de membrana, producto de la activación de la vía final del sistema del complemento; también, examinamos el patrón histológico de los depósitos del complejo de ataque de membrana, C3d y el factor H. Este análisis fue realizado en pacientes trasplantados renales, con y sin función retrasada del injerto, seguidos de forma prospectiva. Encontramos un aumento relevante tanto de los niveles plasmáticos, como de los depósitos histológicos del complejo de ataque de membrana, C3d y factor H, en aquellos casos con función retrasada del injerto. Además, detectamos que una mayor concentración de niveles plasmáticos de complejo de ataque de membrana se relaciona con peor función renal a 1 y 2 años después del trasplante.

También desarrollamos un modelo de hipoxia-reoxigenación, utilizando células tubulares proximales humanas (HK-2). Este modelo reveló activación local de diferentes componentes del sistema del complemento, incluido el complejo de ataque de membrana, y los receptores de C5a (C5aR1 y C5L2), otro producto final del sistema del complemento, poco estudiado en este ámbito. Finalmente, evaluamos la expresión histológica de C5aR1 y C5L2, en biopsias de pacientes trasplantados renales con función retrasada del injerto y un grupo control. Este análisis nos mostró, mayor expresión de C5aR1 en la membrana de las células tubulares y de C5L2 en endotelio de capilar peritubular en las biopsias de pacientes con función retrasada del injerto, comparado con los controles.

The advances made during the last years in the extraction and preservation of the organs for transplantation, immunosuppressive medication, and the evaluation of immunological risk have improved patient and renal allograft survival. However, these improvements have had a limited effect on long-term survival. One of the reasons that negatively influence this long-term survival is the appearance of delayed graft function, a form of acute kidney damage, which occurs in 20-50% of deceased donor recipients and worsens the graft outcomes.

The leading cause of delayed graft function is the damage induced by ischemia-reperfusion, a process inherent to the kidney transplantation process. The ischemia-reperfusion injury could be aggravating by different variables such as the donor's situation before organ retrieval or recipient characteristics. In the pathophysiology of this phenomenon, the activation of the complement system is highly relevant.

This thesis's objective has been to expand our understanding of the damage induced by the activation of the complement system during ischemia-reperfusion injury in kidney transplantation.

To this end, we designed three studies that evaluated different clinical and etiopathogenic aspects of the ischemia-reperfusion phenomenon. We initially assessed the impact of delayed graft function in a large cohort of kidney transplant patients. The development of delayed graft function was associated with worse graft survival and worse kidney function in the first year after transplantation. On the other hand, we analyze the dynamics of plasma levels of the membrane attack complex's soluble form, the final product from complement system activation in kidney transplant patients with and without delayed graft function. Additionally, we examined the histological pattern of the deposits of the membrane attack complex, C3d, and factor H in kidney biopsies from patients who were experiencing delayed graft function and controls with normal biopsies. We detected a relevant increase in plasma levels and histological deposits of the membrane attack complex, C3d, and factor H, in those patients with delayed graft function. A high concentration of membrane attack complex levels was related to worse kidney function at one and two years after transplantation.

Finally, we developed a model of hypoxia-reoxygenation with human proximal tubular cells (HK-2). We demonstrated local activation of the complement system's different components, including the membrane attack complex, and the C5a receptors (C5aR1 and C5L2), another product of the complement system, scarcely studied in this area. Besides, we observed a higher expression of C5aR1 in the tubular cell membrane and C5L2 in the peritubular capillary endothelium, in biopsies of patients with delayed graft function, compared to controls.