La interleuquina-17A es un mediador y una potencial diana terapéutica en la hipertensión y en la nefropatía diabética

Resumen

La hipertensión y la diabetes son las causas más comunes de enfermedad renal crónica (ERC). Los actuales tratamientos en estas patologías sólo consiguen retardar la progresión de la enfermedad siendo necesarias mejores opciones terapéuticas. Estudios recientes sugieren que el sistema inmune juega un papel clave en la patogenia de las enfermedades renales, y remarcan la implicación de la activación de la respuesta inmune Th17, y de su citoquina efectora interleuquina-17A (IL-17A), en enfermedades inflamatorias crónicas. En pacientes hipertensos y diabéticos se han observado niveles elevados de citoquinas proinflamatorias circulantes. Los pacientes hipertensos presentan un número más elevado de células circulantes T CD4+ productoras de IL-17A comparado con individuos normotensos. En pacientes con nefropatía diabética (ND) se han evaluado los niveles de IL-17A circulante o urinaria, pero no hay datos sobre los niveles renales. Los estudios preclínicos realizados hasta la fecha no han investigado los efectos de la modulación de IL-17A en el riñón en condiciones fisiológicas y los resultados obtenidos en ND experimental son contradictorios. En esta tesis se evalúa la hipótesis de que la activación de la respuesta inmune Th17, y por tanto, el aumento de la producción de IL-17A puede contribuir a la progresión del daño renal y vascular asociado a hipertensión y diabetes. El primer objetivo ha sido estudiar la implicación de IL-17A en la patogenia de la hipertensión y en la lesión de órganos diana, como son las arterias mesentéricas de resistencia (AMRs), aorta y el riñón, así como el papel potencial del bloqueo de IL-17A en situaciones de daño renal asociado a hipertensión. Los estudios preclínicos realizados en el modelo murino de administración sistémica de IL-17A, empleando una dosis que se asemeja a los niveles circulantes elevados descritos en pacientes prehipertensos, mostraron un aumento de la presión arterial sistólica después de 2 semanas de tratamiento. A nivel vascular se observó un remodelado hipertrófico interno de las AMRs, presentando las células de músculo liso vascular (CMLVs) cambios en el fenotipo e hipertrofia y aumento de la rigidez arterial, en ausencia de variaciones en los principales componentes de la matriz extracelular, como son la elastina y el colágeno. A nivel renal, se observó un aumento del infiltrado inflamatorio, incluyendo linfocitos CD3+ y CD4+ y neutrófilos, asociado a inducción de genes proinflamatorios, como MCP-1. Sin embargo, no se encontró ni daño ni fibrosis renal. Además, en estudios in vitro se demostró que la IL-17A tiene efectos directos sobre la regulación del crecimiento celular, y la regulación de mediadores proinflamatorios, sin inducir cambios en la síntesis de proteínas de matriz extracelular. Posteriormente, en un modelo de infusión sistémica de Angiotensina II (Ang II) se observó que el bloqueo de la IL-17A disminuye las alteraciones en la estructura de las AMRs, la hipertrofia vascular y el infiltrado inflamatorio renal, sin modificar los niveles de colágeno a nivel vascular o renal. El último objetivo de esta tesis fue evaluar si IL-17A podría ser una diana terapéutica en la ND. Para ello, se empleó un modelo de ND experimental en ratones BTBR ob/ob, caracterizado por lesiones que imitan las características clave de la ND humana avanzada. Los estudios preclínicos en el modelo BTBR ob/ob mostraron un aumento de IL-17A y una activación en los factores que controlan la diferenciación Th17 en los riñones diabéticos, que se asoció a infiltración de macrófagos y daño renal incipiente. El tratamiento terapéutico con un anticuerpo neutralizante de IL-17A, empezando cuando el daño renal por la diabetes ya ha comenzado, mejoró la función renal y retardó la progresión de la enfermedad. Estos efectos beneficiosos se correlacionan con la disminución de la inflamación renal, proceso este último regulado por la inhibición de la vía NF-κB y de factores proinflamatorios. Estos datos demuestran que IL-17A está implicada en el daño renal experimental mediado por la diabetes y podría ser una diana terapéutica prometedora para mejorar la nefropatía diabética. Como objetivo traslacional se ha evaluado si pacientes con daño renal asociado a hipertensión y diabetes presentan niveles elevados de IL-17A en el riñón, lo que podría confirmar el papel de esta citoquina en la patogenia de ambas enfermedades. En biopsias renales de pacientes con nefroesclerosis hipertensiva se han detectado células que expresan IL-17A, principalmente linfocitos CD4+ y γδ. En biopsias renales de pacientes con ND también se observaron células IL-17A+. En conjunto, estos datos experimentales apoyan el papel patogénico de la IL-17A en el daño tisular en hipertensión y diabetes, y sugieren que el bloqueo de IL-17A podría ser una opción terapéutica potencial para estas enfermedades. Hypertension and diabetes are the main causes of chronic kidney disease (CKD). The current therapeutic strategies only retard CKD progression and better therapeutic options are needed. Emerging evidences suggest that the novel T cell subset Th17, and its effector cytokine IL-17A, beside its known participation in host defense against infectious diseases, and in different autoimmune pathologies, plays an active role in chronic inflammatory diseases, including hypertension and CKDs. Earliest experimental works showed that inflammation participates in hypertension. Later on, several independent human studies have described elevated levels of circulating proinflammatory cytokines in hypertensive patients, and have unraveled the importance of innate, cellular, and humoral immunity in the pathogenesis of this disease. In this thesis, we evaluate the hypothesis of activation of Th17 immune response, and increased local IL-17A production could contribute to vascular and renal damage progression associated to hypertension and diabetes. First, we tested whether IL-17A could regulate blood pressure by direct effects on the vascular system, in particular in small mesenteric artery (SMA). To this aim we developed a mice model of IL-17A systemic administration that resembles elevated circulating IL-17A levels described in hypertensive patients. This preclinical model shows that increased levels of circulating IL-17A raised blood pressure after 2 weeks of treatment and induced inward hypertrophic remodeling of SMAs, vascular smooth muscle cell hypertrophy, and arterial stiffness in the absence of extracellular matrix accumulation. Accordingly, in a model of angiotensin II infusion blockade of IL-17A with a neutralizing antibody diminished SMA remodeling and hypertrophy. Moreover, in vitro studies in vascular smooth muscle cells provide further evidence of the direct effects of IL-17A on cell growth responses. Our experimental data suggest that IL-17A is a key mediator of vascular remodeling of the small arteries, which might contribute at least in part, to blood pressure elevation. The second aim was to investigate whether chronically elevated circulating IL-17A levels could contribute to kidney damage. Using the murine model of systemic IL-17A administration we found elevated blood pressure associated to inflammatory cells infiltration in the kidney including CD3+ and CD4+ lymphocytes and neutrophils. Moreover, proinflammatory factors and inflammatory-related intracellular mechanisms were upregulated in kidneys from IL-17A-infused mice. In line with these findings, in the model of Angiotensin II infusion in mice, IL-17A blockade reduced kidney inflammatory cell infiltrates and chemokine overexpression. Previous studies have described that circulating IL-17A–producing CD4+ T cells were increased in hypertensive patients compared to normotensive ones. Now, we have found that in kidney biopsies from patients with hypertensive nephroesclerosis IL-17A positive cells, mainly Th17 and γδ T lymphocytes, were found. Overall, the results support a pathogenic role of IL-17A in hypertensive kidney disease-associated inflammation. Diabetic nephropathy (DN) is the leading cause of end stage renal disease. Emerging evidences suggest a role for immune system dysfunction and inflammation in the onset and progression of DN. Our last aim was to evaluate the role of IL-17A in DN. Studies in human diabetes, including in DN patients, have evaluated circulating or urine IL-17A levels but there is no data on kidney in this condition. We found IL-17A+ cells in renal biopsies from DN patients and in experimental DN. Although experimental studies have shown the involvement of IL-17A in diabetes-induced tissue damage, contradictory data have emerged. Importantly, in the model of leptin-deficient BTBR ob/ob mouse characterized by lesions that mimic key features of advanced human DN we have observed that treatment with an IL-17A neutralizing antibody administered after renal lesions have developed, reversed the structural abnormalities of DN, diminished renal inflammation and improved renal function, suggesting that IL-17A blockade could be a potential therapeutic option for DN. These data support the potential involvement of IL-17A in the pathogenesis of human DN. In summary, all these data support a pathogenic role of IL-17A in hypertension and associated-end organ damage and suggest that therapeutic approaches targeting IL-17A should be explored to prevent hypertension and diabetic induced kidney injury.