Resumen

Introducción

En los pacientes que esperan un trasplante, el riñón remanente es de menor tamaño y tiene entre 10 y 20% del peso de un riñón normal, debido a que, en los veinte o treinta años de evolución de la patología renal, se ha producido pérdida de las células tubulares y su reemplazo por fibrosis.

El número de células de un tejido está regulado por la proliferación celular, mediante hiperplasia o hipertrofia, y por la muerte celular, que puede conducir a atrofia; es decir, dicho número depende del balance entre las células que se reemplazan y las que se pierden. En la enfermedad renal progresiva, la atrofia y la pérdida de células tubulares predominan sobre el reemplazo; en cambio, el reemplazo es mayor en la fase de daño agudo y reparación.

Definiciones

La necrosis es la ruptura de la membrana celular, que permite la salida de sustancias intracelulares y el desarrollo de inflamación.

En la apoptosis, las células conservan la membrana celular, pero hay condensación y fragmentación del núcleo, el que posteriormente será fagocitado por células vecinas o por células que invaden el riñón.

Hasta hace algunos años se hablaba de la ausencia de inflamación en la apoptosis, pero actualmente se ha creado el concepto de necrosis secundaria o necroapoptosis, pues se sabe que en sus fases finales puede existir inflamación. Sin embargo, en general se mantiene la diferencia entre apoptosis y necrosis.

Durante la apoptosis el ADN se fragmenta en pares de bases, fenómeno que se puede cuantificar en forma regular mediante la condensación de la cromatina a la histología.

Comprender las bases celulares y moleculares de la apoptosis es fundamental para entender el desarrollo de las enfermedades renales progresivas, ya que éstas, en la mayoría de los casos, se caracterizan por una pérdida de células tubulares, que constituyen la masa renal más importante, por medio de este mecanismo. Entre estas enfermedades se cuentan la proteinuria, la nefropatía obstructiva, la isquemia aguda o crónica, la nefropatía diabética, el trasplante de órganos y el daño nefrotóxico secundario a paracetamol o a ciclosporina.

La célula se mantiene viva gracias a la regulación de su microambiente externo e interno, mediante una serie de factores de supervivencia, como, por ejemplo, los factores de crecimiento, que se relacionan de alguna manera con los factores letales. Entre estos últimos, los más comunes son los que dependen de receptores, como el factor de necrosis tumoral y el ligando de Fas, que se une al receptor Fas. Esta citoquina es, probablemente, el factor principal que participa en la muerte celular.

Algunos fármacos de amplio uso clínico, como la ciclosporina y el paracetamol, pueden producir muerte celular por un mecanismo dependiente de receptores y mitocondrias.

Algunos genes codifican para factores intracelulares que actúan como proteínas antiapoptóticas, como Bcl-2 y Bcl-x, cuyo incremento intracelular impide la muerte de la célula al impedir que las caspasas, que son los elementos finales, rompan el ADN. Por el contrario, ciertos genes y proteínas, como el Bax, producen muerte celular por medio de las caspasas.

Mecanismos de muerte celular
Hay dos mecanismos principales de muerte celular: uno depende de receptores y el otro, de las mitocondrias; también existe un tercero, que no se describirá en esta exposición.

El primer mecanismo está ligado a proteínas que activan receptores que, a su vez, producen muerte celular, como el receptor Fas o la citoquina ligando de Fas, que lo activa. Esta citoquina es muy importante, pues activa una serie de caspasas de fase inicial (caspasa 3), fase terminal y apoptosis.

El otro mecanismo se relaciona con la actividad mitocondrial que encabeza el citocromo C; éste activa una serie de caspasas que inducen apoptosis por un mecanismo común. Muchos fármacos o drogas actúan por esta vía.

Papel del ligando de Fas
Aquí se publicó el primer estudio en que se demostró, mediante técnicas de inmunohistoquímica o de hibridación in situ, que la citoquina ligando de Fas, capaz de producir muerte celular, se encuentra presente en las células tubulares normales, sobre todo en las proximales.

También se demostró que el ligando de Fas se expresa normalmente sólo en el túbulo, pero, cuando existe daño renal, como en el caso de una nefritis, aparece en algunas células glomerulares y se hiperexpresa en el túbulo, lo que se ha cuantificado muy bien, mediante PCR, en animales con nefritis.

La posible utilidad de esta citoquina tubular se basa en que el epitelio tendría una especie de célula privilegiada, que podría eliminar una cantidad inicial de células inflamatorias.

En cuanto a la función del ligando de Fas, hace dos años se planteó la hipótesis de que sería capaz de eliminar algunos leucocitos que infiltran el riñón en forma pasajera, lo que se confirmó con la incubación de células tubulares con leucocitos que sobreexpresan el receptor o que son resistentes, y con la demostración de un incremento del número de células que sufrieron apoptosis. Esto mismo se demostró, hace unas semanas, transfectando células tubulares, con lo que adquirieron la capacidad de destruir leucocitos.

La paradoja es que la célula tubular contiene receptores para ligando de Fas, por lo que puede autodestruirse. Cuando se estimulan células tubulares en presencia de citoquinas y existen condiciones favorables, el receptor Fas, que apenas existe en la célula tubular normal, aumenta significativamente, lo que quiere decir que en un medio inflamatorio, como el que se produce en el caso del trasplante renal o de la enfermedad túbulo intersticial, la célula tubular favorece su apoptosis. De hecho, cuando estas células tubulares se activan con citoquinas y el receptor aumenta, el ligando de Fas es capaz de destruirlas masivamente.

La relevancia clínica de este fenómeno surgió de un trabajo publicado hace un par de años, en el que se demostró que, en la nefritis experimental, la administración de anticuerpos antagonistas del ligando de Fas disminuía en forma importante la proteinuria, el daño renal y la sobrevida, lo que indica que las modificaciones del ligando de Fas podrían cumplir un papel interesante en el tratamiento futuro de estas enfermedades.

Función de las estatinas
En un trabajo que se publicará próximamente se demuestra que las estatinas son capaces de evitar que las células portadoras de ligando de Fas se destruyan por apoptosis. En este estudio se utilizaron cultivos de células T en los que se intentó imitar lo que ocurre en el riñón en los trasplantes o en las nefropatías intersticiales. Se incubaron células transfectadas que presentaban sobreexpresión del receptor y se compararon con células resistentes, que prácticamente no tenían receptor Fas y que, en teoría, debían producir la muerte de las células sensibles, mediante la inducción de apoptosis.

Cuando las células T se incubaron con células sensibles para morir, se produjo un alto porcentaje de apoptosis, el que disminuyó con la administración de atorvastatina en forma dosis dependiente, junto con una reducción de la prenylation de las p-21 Rh, lo que se revirtió con la administración de mevalonato. Por el contrario, las células resistentes a Fas, que no tienen receptores, no se modificaron. Esta fue la primera observación en el sentido de que las estatinas pueden ejercer un efecto agregado e impedir la citotoxicidad que acompaña al ligando de Fas.

Papel de la apoptosis en el daño renal agudo
Al observar cortes histológicos de riñones de ratas, con daño agudo secundario a la administración de ácido fólico, aparecen algunas células con hipercondensación de la cromatina; son células apoptóticas que se desprenden y aparecen en la orina. También se puede ver el ADN en escalera.

El año 2001 se publicó un trabajo en el que se observó que los riñones de donantes, con mayor número de células apoptóticas, presentaban mayor incidencia de necrosis tubular y rechazo del órgano, lo que indica que la determinación de la apoptosis en células tubulares de donantes podría servir para predecir el grado de lesión del riñón injertado.

Existen proteínas intracelulares que regulan la viabilidad celular y ejercen una función protectora al impedir la muerte celular, como Bcl-2. En la insuficiencia renal aguda, estas proteínas se expresan en menor cantidad que en los controles; en cambio, las proteínas que facilitan la apoptosis celular se hiperexpresan. O sea, en estos casos se invierte la relación entre proteínas protectoras y proteínas letales.

En situación normal, la célula mantiene su estado gracias a factores de supervivencia, los que disminuyen en el daño renal agudo o crónico, al mismo tiempo que aparecen factores letales. Las células que poseen más proteínas protectoras son más viables y, a medida que disminuyen dichas proteínas, aumenta la descamación y la muerte de estas células por apoptosis.

Todas las maniobras terapéuticas que incrementen las proteínas protectoras podrían servir para preservar la masa renal en el daño renal agudo y, potencialmente, en el crónico.

Se demostró también que este fenómeno no sólo ocurre en la insuficiencia renal aguda; en la diabetes también se invierte el balance entre proteínas protectoras y letales. El riñón diabético presenta disminución de las proteínas protectoras, fundamentalmente Bcl-2, e incremento de las proteínas o genes letales, como Bax. Por lo tanto, este mecanismo produce no sólo daño renal sino, también, daño progresivo con pérdida de masa tubular.

En estudios de transfección celular se ha demostrado que, cuando se sobreexpresan las proteínas protectoras en las células tubulares, se impide que el ligando de Fas, como citoquina favorecedora de muerte celular, produzca apoptosis. Cuando se transfectan células con el gen protector Bclx-L o Bcl-2, la apoptosis inducida por la citoquina letal disminuye en forma importante. Si se pudieran sobreexpresar las proteínas protectoras, se evitaría la apoptosis y la pérdida de células tubulares.

Datos recopilados en los últimos años indican que el paracetamol, y no sólo en grandes dosis, induce hepatotoxicidad y falla renal aguda. Las evidencias publicadas en N Engl J Medy JAMA de 2001, basadas en datos del Health Physician Study, demuestran que los consumidores crónicos de paracetamol presentan un riesgo 2,5 veces mayor de tener insuficiencia renal, en comparación con los individuos que no ingieren paracetamol en cantidades importantes.

Con estos antecedentes, hace un par de años se planteó la idea de que el paracetamol podría ser un inductor crónico de apoptosis en las células tubulares. Esto se demostró en células tubulares murinas que, al ser expuestas al medicamento, sufrieron apoptosis en una magnitud claramente mayor que los controles, manifestada por condensación nuclear y bandas de ADN.

La ciclosporina también es un inductor de apoptosis en las células tubulares, produce bandas de ADN que indican su rotura.

Apoptosis inducida por paracetamol
Es un fenómeno complejo, para el cual aún no se ha encontrado una explicación definitiva. Los fármacos nefrotóxicos descritos son capaces de aumentar el número de receptores mediante los cuales las células pueden destruirse. Tanto el paracetamol como la ciclosporina, en concentraciones progresivas, incrementan el receptor mediante el cual las células pueden destruirse por acción de la citoquina que activa el ligando de Fas.

Además, un inhibidor global de caspasas, el z-VAD, impide la apoptosis in vitro e in vivo. Al incubar células con 100% de apoptosis, con esta anticaspasa global que es una proteasa, prácticamente desaparece la apoptosis en estas células. El problema es que muchos de estos compuestos tienen cierta toxicidad cuando se emplean in vivo.

Al parecer, hay varios mecanismos para explicar la toxicidad del paracetamol, incluso la acción sobre el ligando de Fas y algunas caspasas, que se contrqrrestan con el anticaspasas global y con la sobreexpresión de esta proteína protectora.

Apoptosis inducida por hipertensión arterial
La hipertensión produce apoptosis cuando existe reducción de masa renal. Esto se demostró con la extracción de un riñón a un grupo de ratas con hipertensión espontánea (SHR), en las cuales se investigó la participación de la angiotensina II en este fenómeno y para eso se les administró losartán o un inhibidor de la enzima convertidora de angiotensina. Ambos fármacos lograron disminuir la proteína facilitadora de la muerte celular e incrementaron la proteína protectora.

En el primer estudio faltó un grupo control, en el que se mantuvieran estrictamente los niveles de presión arterial, con fármacos no moduladores de angiotensina II, y se determinara si así se evitaba la apoptosis. Por tal motivo, se repitió todo el estudio para ampliarlo a un grupo de ratas tratadas con triterapia de fármacos no moduladores de angiotensina II, con control estricto de presión arterial, en el cual se comprobó la inhibición de la apoptosis; así quedó demostrado que, cuando hay pérdida de masa renal, la hipertensión arterial aumenta la posibilidad de pérdida tubular.

Aunque no está claro si los fármacos moduladores de angiotensina son más eficaces, el control estricto de la presión arterial basta para evitar la pérdida de células tubulares, al menos en forma experimental.

Apoptosis inducida por proteinuria
En un modelo de proteinuria en ratas, se observó que al cabo de pocos días se produce pérdida de células tubulares y cilindros proteicos, lo que demuestra que existe la apoptosis inducida por proteinuria.

Hace poco se publicó un artículo en el que se señala que la angiotensina II podría participar en la inducción de proteinuria, debido a que causa apoptosis de la célula epitelial glomerular en forma dosis dependiente o tiempo dependiente. Lo curioso es que este fenómeno ocurre vía AT-1 y AT-2, de modo que, aunque en teoría el receptor que causa la muerte celular es el AT-2, hay evidencias de que el AT-1 tendría el mismo efecto.

Papel de la proteinuria en el daño renal
Si bien todavía no están publicadas, algunas observaciones indican que en ratas con proteinuria intensa se produce sobreexpresión del receptor AT-2, lo que podría extrapolarse a los seres humanos. El solo hecho de extraer un riñón a una rata hipertensa induce apoptosis de algunas células al cabo de un tiempo, aunque falta el control con los dos riñones.

En presencia de proteinuria importante, el AT-2 se expresa en forma llamativa, según datos que ya han sido confirmados. Se han observado varios fenómenos bioquímicos dentro del riñón que coinciden con esta sobreexpresión de AT 2; hay aumento marcado de la apoptosis, lo que, en una fase muy temprana, coincide con un incremento del índice proapóptotico, es decir, aumentan las proteínas proapoptóticas frente a las antiapoptóticas. Estos datos demuestran que la proteinuria persistente podría dañar el túbulo renal y provocar pérdida de masa tubular, mediante la sobreexpresión del AT-2.

Se ha demostrado que la sobreexpresión de AT-2, por transfección en las células tubulares, induce aumento de apoptosis, es decir, las células sobreexpresarían AT-2 en relación con proteinuria. En un artículo reciente se describe que en estas células transfectadas hay un aumento importante de la apoptosis, en presencia de angiotensina II, lo que indica que efectivamente ésta podría destruir la célula tubular.

Consecuencias clínicas

Para el clínico, el término apoptosis puede parecer lejano, pero es muy importante tenerlo en cuenta en el manejo de la patología renal, ya que una manera de preservar la masa renal es evitar la administración de agentes nefrotóxicos en pacientes con insuficiencia renal crónica.

Los datos obtenidos de estudios epidemiológicos de población demuestran que la población de mayor edad ingiere diariamente cantidades importantes de fármacos; los reumatólogos, por ejemplo, llegan a recetar hasta ocho gramos de paracetamol.

En segundo lugar, la reducción de la proteinuria puede evitar la pérdida de masa tubular. El estricto control de la presión arterial, sobre todo en pacientes con masa renal disminuida, permitirá conservar la masa renal. Los moduladores de la angiotensina II, probablemente, podrían agregar valor al control de la presión arterial.

Según datos que serán publicados próximamente, se demuestran los efectos antiinflamatorios e inmunomoduladores de las estatinas, las que podrían cumplir un papel terapéutico.

En cuanto al manejo futuro con terapia génica, se podrían utilizar antagonistas de las citoquinas que destruyen o sobreexpresan genes antiapoptóticos o inhibidores de caspasas, que no sean tóxicos, pero esto todavía está lejos.

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