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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2021.tde-28102021-162003
Document
Author
Full name
Beatriz Helena Cermaria Soares da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Silva, Fabiano Pinheiro da (President)
Balda, Carlos Alberto
Chiamolera, Murilo
Seguro, Antonio Carlos
Title in Portuguese
Caracterização da função dos peptídeos antimicrobianos em dois modelos experimentais de lesão renal aguda
Keywords in Portuguese
Catelicidinas
Defensinas
Imunidade inata
Inflamação
Lesão renal aguda
Lipocalina-2
Peptídeos catiônicos antimicrobianos
Rabdomiólise
Sepse
Abstract in Portuguese
Introdução: A lesão renal aguda (LRA) é uma síndrome presente em vários contextos clínicos, e está associada a alta morbidade e mortalidade. A creatinina sérica é o biomarcador mais utilizado, mas apresenta limitações, uma vez que demonstra elevação apenas quando a lesão renal já está instituída. O processo inflamatório renal é um componente importante na fisiopatologia da LRA, não somente quando decorrente de sepse, mas também na lesão renal de origem não-infecciosa. A LRA séptica é uma disfunção orgânica, causada por resposta imune desregulada, após a exposição a um patógeno. A resposta imune inicial desencadeia uma resposta inflamatória secundária complexa, que leva à lesão renal. A rabdomiólise, por sua vez, é uma síndrome desencadeada por lesão extensa do tecido muscular, ocorrendo em diversas condições como no trauma, em intoxicações e como efeito adverso a medicamentos. Peptídeos antimicrobianos (AMPs) são um grupo de proteínas ancestrais, componentes do sistema imune inato, que além de atuarem na lise direta de patógenos, apresentam funções importantes na modulação da resposta imune, ainda não totalmente esclarecidas. Os AMPs mais estudados são as catelicidinas e as defensinas. Utilizando dois modelos experimentais distintos (sepse e rabdomiólise), induzimos LRA em camundongos knockout para o gene da catelicidina (CRAMP KO) e seus controles selvagens (C57BL/6), a fim de investigar potenciais diferenças na resposta imune entre esses diferentes modelos. Metodologia: Camundongos knockout para o gene da catelicidina e controles selvagens C57BL/6 foram submetidos a rabdomiólise por meio de injeção intramuscular de glicerol, após restrição hídrica. Um outro grupo foi submetido à sepse, pelo modelo de ligadura e punção cecal (CLP). Um terceiro grupo não foi submetido a nenhum modelo experimental (controles saudáveis). Foi realizada a dosagem de citocinas e de peptídeos antimicrobianos pelos métodos ELISA e Milliplex®, em material coletado desses animais. A lesão renal também foi avaliada por histologia, utilizando-se um escore de lesão tubular. Resultados: Os animais CRAMP KO submetidos à rabdomiólise apresentaram maior mortalidade do que os correspondentes selvagens, o que foi atribuído à maior inflamação tecidual renal, comprovada pela maior dosagem de IL-1, IL-6 e TNF- no tecido renal. Não houve diferença significativa nos níveis das mesmas citocinas no soro. O modelo de rabdomiólise induziu maior expressão de NGAL e -defensina 3 no tecido renal dos animais CRAMP KO. A maior inflamação no grupo rabdomiólise também foi confirmada por histologia. Em comparação à sepse, o modelo de rabdomiólise induziu maiores valores de creatinina e ureia, embora não tenha havido diferença estatística significativa. Discussão: Estudos prévios demonstraram que os camundongos CRAMP KO são mais resistentes à sepse. No modelo de rabdomiólise, os animais CRAMP KO apresentaram maior mortalidade, associada a maior inflamação renal local, sem repercussão sistêmica ou lesão de órgãos à distância. O modelo de sepse induziu maior expressão de -defensina 1 e 3 no tecido renal em ambos os grupos, mas não houve diferença estatisticamente significativa. Na sepse, a análise dos valores de NGAL e do escore de lesão tubular não mostrou diferença entre os grupos. Conclusão: Camundongos CRAMP KO são mais suscetíveis à lesão renal induzida pelo modelo de rabdomiólise e apresentam maior inflamação tecidual. Entretanto, quando submetidos a um modelo de sepse, são mais resistentes. As catelicidinas, portanto, podem induzir respostas inflamatórias distintas, até mesmo contraditórias, dependendo do contexto celular e patológico subjacentes
Title in English
Functional characterization of antimicrobial peptides in two experimental models of acute kidney injury
Keywords in English
Acute kidney injury
Antimicrobial cationic peptides
Cathelicidins
Defensins
Immunity innate
Inflammation
Lipocalin-2
Rhabdomyolysis
Sepsis
Abstract in English
Introduction: Acute kidney injury (AKI) is a syndrome related to various clinical situations, and is associated with high morbidity and mortality. Even though creatinine is the most frequently used biomarker, it has limitations, since it increases only when kidney injury is already established. Inflammation plays a major role in AKI pathophysiology, not only when it is associated with sepsis, but also in non-infectious diseases. Septic AKI is a frequent organ dysfunction in sepsis, a situation where deregulation of the immune response occurs in consequence of exposure to pathogens. The initial immune response leads to a complex secondary inflammatory response, which triggers renal injury. Rhabdomyolysis is a syndrome caused by extensive muscular damage, which occurs in various conditions, such as trauma, intoxication and adverse drug reactions. Antimicrobial peptides (AMPs) constitute a group of ancestral proteins, which integrate the innate immune system. Beyond their capacity to directly kill pathogens, they are also able to modulate the immune response, through mechanisms not yet fully explained. The most studied AMPs are the cathelicidins and the defensins. Using two experimental models (sepsis and rhabdomyolysis) we induced AKI in mice, to evaluate potential differences in the immune response. Methodology: Wild-type (WT) and cathelicidin-deficient mice (CRAMP KO) were subjected to rhabdomyolysis by intramuscular glycerol injection, after water deprivation. Another group was submitted to sepsis by the cecal ligation and puncture (CLP) model. A third group was not subjected to any experimental procedure (healthy controls). Several cytokines and antimicrobial peptides were measured by ELISA and Milliplex® methods, in samples collected from these animals. Histological evaluation of the kidney tissue was also performed, utilizing a tubular injury score. Results: CRAMP KO mice subjected to rhabdomyolysis had higher mortality than WT animals. This was attributed to a higher renal tissue inflammation, as inferred by the higher local levels of IL-1, IL-6 e TNF-. The same cytokines showed no statistically significant difference in plasma among the study groups. The rhabdomyolysis model induced higher NGAL and -defensin 3 levels in the kidneys of CRAMP KO mice. The histological analysis also showed higher inflammation. Compared to sepsis, the rhabdomyolysis model induced higher creatinine and urea levels, but there was no statistically significant difference. NGAL measures and the tubular injury score also showed no difference in septic animals. Discussion: Previous studies showed that CRAMP KO mice are more resistant to sepsis. In the rhabdomyolysis model, CRAMP KO mice had higher mortality associated to a higher local kidney inflammation, with no systemic repercussion or distant organ dysfunction. The sepsis model induced higher expression of -defensin 1 and 3 in the renal tissue of both groups, but there was no significant difference in the NGAL levels or in tubular injury scores. Conclusion: CRAMP KO mice are more susceptible to AKI induced by rhabdomyolysis and have more tissue inflammation. However, they are more resistant to the sepsis model. Cathelicidins can induce distinct inflammatory responses, even contradictory, depending on the cellular and pathological contexts
 
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Publishing Date
2021-10-28
 
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