| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| PAPEL DE LAS CALPAÍNAS EN LA PROGRESIÓN DE LA ENFERMEDAD RENAL Y EN LA SARCOPENIA ASOCIADA | | Autor/a | Gutiérrez Calabrés, Elena | | Departamento | Biología de Sistemas | | Director/a | Rodríguez Puyol, Diego | | Codirector/a | Calleros Basilio, Laura | | Fecha de depósito | 27-03-2025 | | Periodo de exposición pública | 28 de marzo a 10 de abril de 2025 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Modalidad | Presencial | | Programa | Ciencias de la Salud (RD 99/2011) | | Mención internacional | Solicitada | | Resumen | La enfermedad renal crónica (ERC) es un problema de salud pública que afecta a millones de personas en todo el mundo. Entre los diferentes procesos que participan en la fisiopatología de esta enfermedad destaca la fibrosis renal. El TGF-β se considera el principal promotor de la fibrosis renal, ya que activa fibroblastos y miofibroblastos y aumenta la producción y acumulación de colágeno. Durante el proceso de progresión de la ERC aumentan los niveles de fosfato y se acumulan en el cuerpo unas sustancias denominadas toxinas urémicas (TU), que ejercen efectos biológicos adversos. Dos de las TU más estudiadas, el indoxil sulfato (IS) y el p-cresil sulfato (pCS), se han relacionado con el daño en pacientes renales. La pérdida progresiva y generalizada de fuerza y masa muscular conocida como sarcopenia es una complicación frecuente en pacientes con ERC, que resulta en una disminución progresiva del rendimiento físico. La sarcopenia es el resultado de una combinación de factores como la reducción de hormonas sexuales, la disminución de la actividad física, una ingesta insuficiente de proteínas, la uremia, la hiperfosfatemia y la inflamación crónica. No obstante, los mecanismos moleculares que la provocan aún se desconocen. La proteólisis en el músculo esquelético está controlada en gran medida por el sistema ubiquitina-proteasoma, el sistema de autofagia-lisosoma y las calpaínas (CAPN). Las CAPNs son cisteín-proteasas intracelulares que participan en la degradación de proteínas estructurales y en la señalización celular, desempeñando un papel clave en los procesos de fibrosis y daño muscular. Sin embargo, su implicación en la progresión de la ERC, así como en las complicaciones musculares asociadas, todavía se desconoce. Por ello, el objetivo principal de esta tesis fue analizar el papel de las CAPNs en la génesis y progresión de la ERC y en la sarcopenia asociada, explorando su potencial como diana terapéutica y biomarcador.
Para ello, se utilizaron dos modelos animales de daño renal: un modelo de ERC inducida por una dieta rica en adenina y un modelo de poliquistosis renal autosómica dominante (PQRAD). El papel de las CAPNs en la ERC se estudió en ratones genéticamente modificados que sobreexpresan la calpastatina (CAST, el inhibidor endógeno de las CAPNs) o que tienen una deleción específica de la subunidad menor de las CAPNs inducible por tamoxifeno. Además, se llevaron a cabo estudios in vitro en células de túbulo proximal renal tratadas con TGF-β, y en células de músculo esquelético diferenciadas (miocitos) expuestas a condiciones de uremia (IS y pCS) e hiperfosfatemia (beta-glicerofosfato (BGP)).
Los resultados mostraron que los animales alimentados con una dieta rica en adenina presentaban un deterioro de la función renal y un aumento de la fibrosis renal, así como un incremento de la expresión y actividad de CAPN 1 y 2. Por otra parte, se observó que el inhibidor III de CAPN y la sobreexpresión de CAST mejoraban la función renal y disminuían la fibrosis en el riñón; y que la deleción de la subunidad menor de las CAPNs disminuía la fibrosis en el riñón, sin modificar la función renal. Los animales poliquísticos también presentaban un deterioro de la estructura y función renal, así como mayores niveles de CAPN renal. En este modelo, la sobreexpresión de CAST también mejoraba la función renal, aunque sin modificar la cistogénesis en el riñón. En cuanto al modelo in vitro, en las células de túbulo proximal renal tratadas con TGF-β se observó que la sobreexpresión y activación de CAPN, en particular CAPN2, estaba relacionada con el desarrollo de fibrosis renal a través del bloqueo parcial de la vía de Smad2/3 mediante la regulación negativa de PTEN. El uso de inhibidores específicos o el silenciamiento de CAPN2 redujo significativamente la síntesis de colágeno I y la activación de la vía de Smad, sugiriendo un posible papel de CAPN2 en la fibrosis renal.
A nivel muscular, se observó que el aumento de CAPN en el gastrocnemio de ratones con ERC jugaba un papel clave en el deterioro muscular relacionado con la ERC, favoreciendo la pérdida de fuerza, el daño estructural y la alteración de la función muscular. Los resultados también mostraron que la sobreexpresión de CAST prevenía la pérdida de fuerza muscular y mejoraba la función y estructura muscular, sin alterar la función renal. Respecto al modelo in vitro, la exposición de miocitos a altos niveles de TU y fósforo modificó el contenido de CAPN 1 y 3, promoviendo la disfunción de las células musculares, favoreciendo la diferenciación hacia un fenotipo fibroadipogénico y reduciendo su capacidad regenerativa.
Finalmente, se evaluó la medida de la actividad CAPN en fluidos biológicos como posible biomarcador de progresión de la ERC. En el modelo de adenina y en pacientes con ERC y signos de sarcopenia se observó una disminución de la actividad CAPN plasmática. Por otra parte, se encontró una correlación directa entre la actividad CAPN en orina y la severidad de la enfermedad en pacientes con poliquistosis renal, lo que indica que la medida de la actividad CAPN podría servir como biomarcador para el seguimiento de la progresión de la ERC y sus complicaciones musculares asociadas.
En conclusión, esta tesis demuestra que las CAPNs desempeñan un papel crucial en la progresión de la ERC y sus complicaciones musculares, contribuyendo a la fibrosis renal y a la sarcopenia. La inhibición de CAPN2 podría representar una estrategia terapéutica prometedora para frenar la progresión del daño renal y muscular en pacientes con ERC. Además, la medida de la actividad CAPN en fluidos biológicos podría ser un buen biomarcador de progresión de la enfermedad renal. |
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