Papel de la NADPH oxidasa en el efecto modulador de la L-carnitina en la nefropatía hipertensiva

Abstract

La hipertensión arterial (HTA), definida como una elevación crónica de los valores normales de presión arterial, es el problema de salud más común en las sociedades desarrolladas, constituyendo uno de los factores de riesgo cardiovascular más relevantes. Además del sistema cardiovascular, la HTA afecta a otros órganos vitales como el riñón; de hecho, una de las principales consecuencias de la HTA es la pérdida progresiva de la función renal. Estudios recientes sugieren que la hipertensión es causa y consecuencia de las enfermedades renales, estando la presencia de fallo renal asociada al desarrollo de enfermedades cardiovasculares. La nefropatía hipertensiva, por tanto, se define como un trastorno dañino del riñón causado por una elevación continuada de los valores de presión arterial. Así, el incremento en la presión sanguínea sistémica conduce a un aumento de la presión glomerular, provocándose un estiramiento de la pared de los vasos, daño endotelial y un aumento en la filtración glomerular de proteínas. Estos procesos, a su vez, provocan cambios en las células mesangiales y tubulares proximales, resultando en última instancia en una sustitución del tejido funcional por tejido conectivo no funcional; esto es, provocándose una fibrosis. Por otro lado, uno de los factores más importantes en la progresión del fallo renal crónico es la activación del sistema renina-angiotensina (SRA), no solo por su efecto sobre la elevación de la presión sanguínea, sino también por favorecer los procesos de proliferación celular, inflamación y acumulación de matriz extracelular que acompañan a la nefropatía hipertensiva. Numerosos estudios demuestran que la angiotensina II (Ang II) tiene un papel fundamental en el daño funcional y estructural del riñón derivado de la hipertensión arterial, a través del efecto que realiza sobre el estrés oxidativo y la participación de la enzima NADPH oxidasa. Así, en la actualidad está aceptado que la Ang II genera estrés oxidativo en el riñón a través del receptor tipo I de la Ang II (AT1), mediando la generación de hipertensión arterial y el desarrollo de un daño renal progresivo. Además, nuestro grupo de investigación ha demostrado previamente los efectos antioxidantes y antifibróticos de la L-carnitina (LC) en modelos animales con hipertensión arterial (HTA) y fibrosis (cardiaca y renal), estando la enzima NADPH oxidasa involucrada en estos efectos beneficiosos de la LC. Resulta de gran interés determinar cómo modula la LC las diferentes isoformas de la NADPH oxidasa, y qué vías de señalización celular están implicadas al respecto. Nuestra hipótesis de trabajo es que la LC modula la actividad/expresión de la NADPH oxidasa en un contexto de HTA y fibrosis (con un aumento de estrés oxidativo subyacente), actuando de forma específica sobre una o varias isoformas y regulando las vías de señalización intracelular responsables de las acciones patológicas de la enzima. Por todo lo anterior, el objetivo general de esta tesis doctoral es demostrar el papel de la NADPH oxidasa en el efecto modulador de la L-carnitina (LC) en un modelo in vitro de nefropatía hipertensiva (creando un fenotipo hipertensivo y otro fibrótico mediante la estimulación de células NRK-52E con angiotensina II (Ang II) y factor de crecimiento transformante beta (TGFß), respectivamente), evaluando las vías de señalización implicadas. Nuestros resultados mostraron, que la LC reduce el estrés oxidativo inducido por la Ang II a través de la activación de la enzima NADPH oxidasa, modulando la expresión y actividad de dicha enzima y reduciendo los niveles de nitrosilación de proteínas y la cantidad de H2O2 generado. El aumento en la producción de O2.- inducido por Ang II es mediado por NOX1 y NOX2. NOX4 podría generar parte del H2O2 detectado, aunque la mayoría provendría de la dismutación del O2.- previamente generado por las otras isoformas. Por otro lado, el efecto antioxidante de la LC no se debería a una acción directa sobre las isoformas de la NADPH oxidasa presentes en las células NRK-52E, sino que este compuesto ejercería más bien su efecto actuando como scavenger de ERO. Además, el incremento de la actividad NADPH oxidasa inducida por Ang II en la línea celular NRK-52E, parece estar mediado por las vías de señalización de PI3K/Akt, p38 MAPK, ERK1/2, PKC y el complejo NF-kB. Por otro lado, el efecto inhibidor de la actividad NADPH oxidasa por parte de la LC se llevaría a cabo mediante la modulación de las quinasas Akt y PKC, y del complejo NF-kB. Por otro lado, el TGFß genera un fenotipo profibrótico caracterizado por un aumento del estrés oxidativo generado por la NADPH oxidasa y por un aumento en la activación de la vía de las proteínas Smad. Además, tanto en el modelo in vivo como in vitro, la inducción del fenotipo fibrótico con L-NAME o TGFß, respectivamente, reduce la capacidad de degradar colágeno, favoreciendo la aparición de fibrosis. Nuestra molécula en estudio, la LC, reduce el estrés oxidativo generado por la NADPH oxidasa, modulando también la vía de las proteínas Smad. En la misma línea, es capaz de normalizar el balance entre las proteínas MMP y TIMP, evitando de este modo la acumulación de colágeno y el desarrollo de fibrosis. En conclusión, nuestro estudio desvela algunos de los mecanismos de acción de la LC que podrían ser responsables de sus acciones beneficiosas frente a la nefropatía hipertensiva. De este modo, la L-carnitina protege al riñón del daño estructural y funcional derivado del exceso de estrés oxidativo y fibrosis, a través de diversos mecanismos que consiguen regular la expresión y actividad de la enzima NADPH oxidasa.