Il ruolo dei podocitinella progressione delle nefropatie

Alessandro AmoreRosanna Coppo

SC Nefrologia Dialisi Trapianto Ospedale Regina Margerita - Torino

nella progressione delle nefropatie

Survival of IgAN patients with different proteinuria at renal biopsy

Radford MG J Am Soc Nephrol 1997

prot 1-1.9

prot 2-2.9

proteinuria<1g/day

proteinuriaat renal biopsy

prot >3

Sindrome nefrosica congenita finnica (NPHS1): difet to i sintesi di nefrina

Podociti normali Podociti in SN finnica

Podociti normali Fusione pedicillare

Corpo cellulareProcessiprimari

ProcessiSecondari o pedicelli

ProcessiPedicillari

Barriera di filtrazione: Slit diaphragm

GBM

Cellule endoteliali

Podocita:origine mesenchimale, epiteliale potenzialmente migrante

Nefrina

RISPOSTA PODOCITARIA AD UNO STIMOLO LESIVORiorganizzazione dei filamenti di F-actina con scom parsa delle stress fiber

e polimerizzazione actina in risposta a differenti stimoli

Normale

Fusione

Nefrina ridotta in SN congenite ed in GN acquisite.Nefrina ridotta in SN congenite ed in GN acquisite.Disturbo di presenza e funzione di nefrina: Disturbo di presenza e funzione di nefrina:

alterazioni del citoscheletro,alterazioni del citoscheletro,podocitopeniapodocitopenia

NDT Dec 2007

PFyntyrosinekinase

PI3K p85

p110P

BAD

protection from apoptosis

Nck

actin polymerization

Tyr

podocitopeniapodocitopenia

La nefrina è in equilibrio dinamico sulla superfici e dei podociti:Funzione strutturaleFunzione strutturale

Funzione di trasferimento di segnaleFunzione di trasferimento di segnale dall’esterno all’interno del podocita,

NDT Dec 2007

nefrinaactina del

citoscheletro

fino al citoscheletro.

C2AP

nefrina

α4-actinina

RhoGPTase

Kidney Int 2008

Molecole podocitarie target di stimoli lesivie meccanismi di alterazione del citoscheletro podo citario

catepsina

Transient-receptor potential cation channel (TRPC6):

la mutazione aumenta Ca++influx, riduce le fibre di

J Am Soc Nephrol 19: 1071-1075, 2008

TRPC6

Ca++influx, riduce le fibre di stress e la contrattilità con apoptosi e podocitopenia

Ca

Ca

l’ingresso di Ca++ potrebbe l’ingresso di Ca++ potrebbe l’ingresso di Ca++ potrebbe l’ingresso di Ca++ potrebbe attivare la calcineurina attivare la calcineurina attivare la calcineurina attivare la calcineurina via calmodulina con via calmodulina con via calmodulina con via calmodulina con degradazione della degradazione della degradazione della degradazione della sinaptopodina (proteina sinaptopodina (proteina sinaptopodina (proteina sinaptopodina (proteina che organizza l’actina del che organizza l’actina del che organizza l’actina del che organizza l’actina del citoscheletro).citoscheletro).citoscheletro).citoscheletro).

sin

Ruolo della GBM nell’invio diSegnali di alterazione del citoscheletro podocitario

Essential role of integrin-linked kinase in podocyte biology:Bridging the integrin and slit diaphragm signaling.

Dai C, Stolz DB, Bastacky SI, St-Arnaud R, Wu C, Dedhar S, Liu Y.

J Am Soc Nephrol. 2006 Aug;17(8):2164-75. 2006

ILK Nephrin

Con

trol

Merge

ILK

-/-

ILK deficiency causes podocyte foot process effacem ent and ILK deficiency causes podocyte foot process effacem ent and induces surface morphologic changes, proteinuria, I R, induces surface morphologic changes, proteinuria, I R,

SCLEROSI SCLEROSI

Dai C et al, J Am Soc Nephrol. 2006 Aug;17(8):2164-75.

ATI ATII?

Glucosio

TGFβVEGF

PDGF-B

PDGF-C RAGE

Chemochine

NOPAF

ROS

MAPK NF-kB

ERK/Jun Smad

IL13

TKILK

NAPDH-ox

C5aR

TLR-4

ATTIVITA BIOLOGICA DEI PODOCITI

Chemochine

VEGFTGFβAng IIPDGFIL-8

IL13IL4

Coll IVLamininaPerlecanEgrina

HS, podocalixina

Cicline A, B, E

Inibitorip21, p57

NOROS

Prostanoidi

CR1

C5-C9

Fattori circolanti o localicapaci di modificare

la funzione e il fenotipo podocitario con comparsadi proteinuria

Cellule circolanti

Cellule residenti renali

Fattore di permeabilità

e alterazioni podocitarie

Direct effect of plasma permeability factors from p atients withIdiopathic FSGS on nephrin and podocin expression i n human podocytes

Camussi et al Int J Mol Med, 2005; 16: 49-58

NefrinaNefrinaNefrina

ActinaActina

Albumina ossidataFattore di permeabilità?

GM Ghiggeri JASN 2007

Alb Cys 34-SH

StimoloTLR?

ROS

Monocitaalb

Alb SO3-Α1-antitripina

ProteasiFrammentiAlbuminaossidata

FusionePodocitaria

Proteinuria e sclerosi

Α1-antitripinaΑ1-antitripinaΑ1-antitripinaΑ1-antitripina

Topi wild:Riorganizzazione

F actina(scomparsa stress fibers)

Topi KO per nefrina:NESSUN EFFETTO

podociti + plasma normalepodociti + plasma normalepodociti + plasma normalepodociti + plasma normale podociti + plasma normale+ podociti + plasma normale+ podociti + plasma normale+ podociti + plasma normale+ emopessinaemopessinaemopessinaemopessina

Inibitore di Inibitore di Inibitore di Inibitore di serina proteasiserina proteasiserina proteasiserina proteasi::::

Emopessina non ha effetto sulla riorganizzazione della FEmopessina non ha effetto sulla riorganizzazione della FEmopessina non ha effetto sulla riorganizzazione della FEmopessina non ha effetto sulla riorganizzazione della F----actina actina actina actina del citoscheletro in presenza di plasma normale:del citoscheletro in presenza di plasma normale:del citoscheletro in presenza di plasma normale:del citoscheletro in presenza di plasma normale:fattore plasmatico protettivo di proteinuriafattore plasmatico protettivo di proteinuriafattore plasmatico protettivo di proteinuriafattore plasmatico protettivo di proteinuria

serina proteasiserina proteasiserina proteasiserina proteasi::::riarrangiamento diriarrangiamento diriarrangiamento diriarrangiamento di

citoscheletrocitoscheletrocitoscheletrocitoscheletro : : : : fattore lesivofattore lesivofattore lesivofattore lesivo

MESSAGGI DALL’AMBIENTE GLOMERULARE AL

PODOCITA

Monociti/macrofagi

PMNLinfociti

GlucosioAGE

ComplementoC5-C9 Ang II

Citochine/Fattori crescita

Forze di pressioneIdraulica

trasmesseFattori crescita trasmesse

ROS

Etc….. etc…

MicroRNA (mi RNA) regolano l’espressione dei geni l egandosi a mRNA. Mutanti di topi incapaci di produrre mi RNA hanno proteinuria e rapida progressione in ESRF.proteinuria e rapida progressione in ESRF.

Fusione Fusione Fusione Fusione podocitipodocitipodocitipodociti

ridotte proteineridotte proteineridotte proteineridotte proteinepodocitariepodocitariepodocitariepodocitarie

topi KO per Dicer, topi KO per Dicer,

enzima specifico per i micro RNAenzima specifico per i micro RNA

citoscheletro importante non solocitoscheletro importante non solocitoscheletro importante non solocitoscheletro importante non soloper proteinuria ma anche per ESRDper proteinuria ma anche per ESRDper proteinuria ma anche per ESRDper proteinuria ma anche per ESRD

Stimolo

AlterazioniCitoscheletropodocita

Chinasi

Fosforilasi

Ca++

•Dediferrenziazione•Alterata capacità di sintesi•Alterata capacità di sintesicomponenti GBMe fattori di crescita• Cicline A, D E• Inibitori ciclina p21,p57• p53, Bcl-2, Bax

Fusione Pedicelli

Apoptosi

Distacco GBM

Alterazioni barriera filtrazione Proteinuria, sclerosiAlterazioni barriera filtrazione Proteinuria, sclerosiProteinuria, sclerosi

The podocyte depletion hypothesis

Photomicrographs of glomeruli from rats with increa sing podocyte depletion

Copyright ©2005 American Society of Nephrology

Wharram, B. L. et al. J Am Soc Nephrol 2005;16:2941 -2952

The pathogenesis of nephron loss and CRF

Kritz W, LeHir M. Kidney Int. 2005Kritz W, LeHir M. Kidney Int. 2005

Dysregulative DegenerativeDysregulative Degenerative InflammatoryInflammatory

PEC play an important role in both development

and progression of FSGS

…..in the chain of events …..in the chain of events that leads to FSGS it is that leads to FSGS it is the podocyte that is the podocyte that is initially injured, causing initially injured, causing proteinuria. PEC proteinuria. PEC proliferation is a proliferation is a proliferation is a proliferation is a secondary phenomenon secondary phenomenon aimed at replacing aimed at replacing damaged or injured damaged or injured podocytes……. podocytes…….

Glomerular sclerosis might result from dysregulated Glomerular sclerosis might result from dysregulated production of extracellular matrix and proliferatio n by PEC, production of extracellular matrix and proliferatio n by PEC,

following mechanical and inflammatory stimulifollowing mechanical and inflammatory stimuliSmeets B et al, Smeets B et al, J Pathol.J Pathol. 20062006

Angiotensinogen

Massiveproteinuria

Mononuclear infiltrate

Cytokines

Fibroblasts

O2-

MCP-1

EGF

ET1

TGFββββ

ROS

Tubular cells Angiotensin II

NFkB

RANTESproteinuriaFibroblasts

Myofibroblasts

Abnormalcollagens

SclerosisSclerosis

TGFββββ

PG

TX

IL8

C3

NO

RANTES

Linfocita Monocita

TAKE HOME MESSAGE

Stimoli sia circolanti che localiche alterano la funzione ed il fenotipo podocitario

(ALTERAZIONI DEL CITOSCHELETRO)

Proteinuria Sclerosi

Podocita:Centralità nella nefrologia

70’Endoteliocentrica

80’-90’Mesangiocentrica

3° millennioPodocitacentrica

C mesangiale

C endoteliale

Podocita Podocitacentrica

Proteinuria Sclerosi

Epithelial organs such as theintestine and skin have arelatively high rate of cell lossand thus require a reservoir ofstem cells capable of bothreplacing the lost epitheliaand maintaining the reservoir.

The Renal Stem Cell Niche

Bowman’s Capsule Parietal Epithelial Cells

Distal Tubular Epithelial Cells

Endothelial Cells

Mesangial Cells

The Bowman’s Capsule might represent a stem cell niche of adult human kidneysThe Bowman’s Capsule might represent a stem cell niche of adult human kidneys

Extracapillary Compartment

Podocytes

Proximal Tubular Epithelial Cells

Mesangial Cells

CD24 and CD133 costain a subset of cells at the urinary pole of the Bowman’s capsule

Sagrinati C et al. JASN 2006

SelfSelf--renewalrenewal ClonogenicityClonogenicity

CD133CD133 CD24CD24

Expression of Expression of CD133 e CD24CD133 e CD24

APESCAPESC(Adult Parietal Epithelial Stem Cells) (Adult Parietal Epithelial Stem Cells)

MultiMulti--differentiationdifferentiation--Renal Tubular CellsRenal Tubular Cells--OsteoblastsOsteoblasts--AdipocytesAdipocytes--NeuronNeuron--like cellslike cells

LTALTA THGTHG Alizarin RedAlizarin Red Oil Red OOil Red O ChATChAT

Sagrinati C, Netti GS et al, Sagrinati C, Netti GS et al, J Am Soc NephrolJ Am Soc Nephrol 20062006