Productos finales de glicación avanzada y el riñón

Autor : Ju¨rgen M. Bohlender, Sybille Franke, Gu¨nter Stein, and Gunter Wolf

Am J Physiol Renal Physiol 289: F645–F659, 2005;

doi:10.1152/ajprenal.00398.2004.

Parte del resumen

Las enfermedades crónicas (EC) representan la principal causa de mortalidad en los países desarrollados. El aumento de la prevalencia de las enfermedades crónicas está asociado a cambios en los hábitos de vida, incluidos el aumento del consumo de los alimentos procesados. En estos se desarrollan compuestos avanzados de la glicación (AGE) y de la lipoxidación (ALE) como consecuencia de la reactividad de hidratos de carbono, proteínas, lípidos y otros componentes.

La ingesta continuada de AGE y ALE contribuye al acúmulo corporal de estos productos e influencia negativamente el sistema inmunológico innato, la respuesta inflamatoria y la resistencia a la enfermedad a través de la interacción con los denominados receptores de AGE (RAGE), los cuales actúan como interruptores master en el desarrollo de las EC como en losocurrido por daño renal en diabéticos y no diabéticos.

Parte introductoria

Los productos finales de la glicosilación avanzada (AGE) derivan de una reacción no enzimática entre azúcares y proteínas, llamada reacción de Maillard. Actualmente se considera que los AGE cumplen un papel importante en la fisiopatología de diversas enfermedades. Está documentado que se acumulan en el cuerpo con la edad y que se encuentran en concentraciones elevadas en los pacientes con diabetes. En esta población, la acumulación de AGE conduce a la disfunción endotelial. También se observó que estos productos se encuentran en altas concentraciones en pacientes con insuficiencia renal, en individuos sometidos a altos niveles de agresión oxidativa y en aquellos que con consumo elevado de AGE.

Productos finales de glicación avanzada y el riñón.

Productos finales de la glicación (AGE) son un grupo heterogéneo de proteínas y lípidos para que los restos de azúcar se unen de forma covalente. La formación de AGE se incrementa en situaciones con hiperglucemia (por ejemplo, la diabetes mellitus) y también se estimula por el estrés oxidativo, por ejemplo en la uremia. Parece que la activación del sistema renina-angiotensina puede contribuir a la formación de AGE a través de diversos mecanismos. Aunque los AGEs podrían unirse a las membranas basales y modificar sus propiedades por mecanismos no específicos, también inducen respuestas celulares específicos, incluyendo la liberación de citoquinas proinflamatorias y profibrogénicas mediante la interacción con el receptor para AGE (RAGE). Sin embargo, receptores adicionales podrían unirse a los AGE, añadiendo a la complejidad

de este sistema. El riñón es a la vez: culpable y el destino de los AGE. Una disminución de la función renal aumenta las concentraciones circulantes de AGE mediante aclaramiento reducido, así como una mayor formación. Por otro lado, los AGE están involucrados en los cambios estructurales de nefropatías progresivas, tales como la glomeruloesclerosis, fibrosis intersticial y atrofia tubular. Estos efectos son más prominentes en la nefropatía diabética, pero también pueden contribuir a la fisiopatología renal en otras enfermedades renales no diabéticos. La interferencia con la formación de AGE tiene un potencial terapéutico para la prevención de la progresión de las enfermedades renales crónicas, como se muestra a partir de los datos de los experimentos con animales y, más recientemente, los primeros ensayos clínicos.

RAGE, nefropatía diabética, la progresión de la enfermedad renal, inflamación; glycoxidación

AZÚCARES REDUCTORES puede reaccionar no enzimáticamente con grupos amino en proteínas o lípidos, que implican una serie de eventos bioquímicos complejos con reordenamientos moleculares oxidativos y no oxidativos denominado la reacción de Maillard que en última instancia puede conducir a aductos covalentes estables conocidos como productos finales de la glicación avanzada (AGEs). La reacción se desarrolla lentamente a través de las diferentes etapas, dando lugar a alteraciones de la estructura de la proteína y la topología de la superficie molecular que cambia profundamente las propiedades bioquímicas de la molécula afectada. El uso de anticuerpos dirigidos contra epítopos específicos de AGE, se han detectado los AGE en tejidos humanos, en condiciones fisiológicas en los que su aumento de concentraciones con la edad cronológica, vinculando así la AGE a la degeneración de proteínas a largo plazo y el envejecimiento biológico. Prácticamente cualquier proteína puede convertirse en un objetivo de las modificaciones de glicoxidativas en vivo. Proteínas de larga duración, sin embargo, incluyendo proteínas de la matriz y estructurales en compartimentos de tejido con rotación lenta biológica, tales como la lente o matriz extracelular(ECM), son particularmente propensos a la modificación AGE en condiciones que favorezcan su generación. Acumulación de AGE en tejidos puede ser consecuencia de la generación de AGE acelerado, disminución de la degradación de la AGE, o el aumento de la supervivencia de los AGE. Incremento de las concentraciones de AGE en tejidos o plasma Las concentraciones de AGE se han detectado en una variedad de enfermedades comunes, como la diabetes mellitus, insuficiencia renal crónica, aterosclerosis, hipertensión arterial y la enfermedad de Alzheimer, mientras que sus implicaciones fisiopatológicas son sólo recientemente se han entendido en más detalle. Por otra parte, también se encuentran los AGE en la artritis reumatoide primaria y durante la osteoporosis. Estos resultados ponen de relieve el papel patogénico universal de las edades. Tras la reciente detección de receptores específicos que las proteínas modificadas con AGE-reconocen (RAGE), activan cascadas de señalización intracelulares, y finalmente orquestar una plétora de respuestas celulares proinflamatorias y profibrótica, la investigación actual se ha centrado en las consecuencias fisiopatológicas de AGE-RAGE interacciones en un campo de rápido crecimiento de la investigación biomédica.

AGEs y sus receptores se han establecido como un factor patogénico principal promover las complicaciones de la diabetes mellitus. Además, también están intrínsecamente implicados en la fisiopatología de muchas otras enfermedades renales no diabéticos. El papel fundamental de los

AGE durante el daño glomerular y tubulointersticial y el desarrollo de complicaciones urémicas ahora se reconoce cada vez más como es su papel en la amplificación de las respuestas inmunes e inflamatorias locales en el riñón. En este contexto, el riñón es no sólo un objetivo de los AGE, pero también un culpable porque la disminución de la función renal conlleva un rápido aumento en las concentraciones plasmáticas de estos productos, estableciendo así el escenario para un círculo vicioso con consecuencias perjudiciales para la supervivencia del órgano. Aquí, nos centraremos en la investigación relacionada con una mayor generación de AGE en condiciones urémicas y para la interacción AGE-RAGE en el riñón en condiciones fisiológicas y patológicas.

FORMACIÓN DE AGE Y "STRESS CARBONILO"

Los pasos básicos bioquímicos que conducen a la generación de AGE se muestran en la figura. 1. La reacción inicial entre azúcares reductores y una proteína procede a través de la formación de la base de una lábil Schiff, una reacción rápida y fácilmente reversible que puede detenerse en este punto. El producto de la reacción, sin embargo, puede finalmente continuar para isomerizarse mientras se forma lentamente un aducto cetoamina que denomina el producto de Amadori. A Amadori típica compuesto, por ejemplo, la hemoglobina A1c se está utilizando como un marcador clásico de largo plazo para la glucemia en la diabetes mellitus.

Estos primeros productos pueden someterse más adelante a un complejo de descomposición oxidativo, condensación, y posterior-arreglos moleculares adicionales que finalmente conducen a un estable e irreversible AGE tardío, un proceso que puede tardar semanas o meses para lograr.

Para impulsar este proceso, la glucosa es una omnipresente y predominante sustrato, pero otras moléculas de azúcar tales como fructosa, treosa, glucosa 6-fosfato, y gliceraldehído 3 fosfatos puede también reaccionar de manera similar con las proteínas y producir químicamente distinto AGESs acuerdo con los participantes en la reacción, respectivamente. Algunos compuestos AGE importantes se enumeran en la Tabla 1.

Tabla 1. AGE biológicamente importantes (3)

Aductos no entrecruzamiento monolysylNε -Carboximetil (LMC)Nε -Carboxyethyllysine (CEL)Pirralina

La reticulación aductos bislysylGlioxal derivado de lisina dímero (GOLD)

Metilglioxal derivado de lisina dímero (MOLDE)3-Deoxyglucosone derivado de lisina dímero (dold)

HydroimidazolonesHydroimidazolone glioxal-derivado (G-H)Hydroimidazolone metilglioxal (MG-H)

3-Deoxyglucosone derivado de lisina dímero (3DG-H)Otros compuestos de entrecruzamiento

Pentosidina *

AGE, productos finales de glicación avanzada. * Formas enlaces intermoleculares ser-

entre residuos de arginina y lisina.

En la diabetes, la hiperglucemia conduce a la activación de alternativa vías metabólicas intracelulares (por ejemplo, la vía de los polioles) que favorecen la generación de estos restos de azúcar. N -Carboximetil (CML), N -Carboxietillisina (CEL), y pentosidina son los principales representantes de esta clase de AGE.

Además, pentosidina es una molécula de reticulación que covalentemente entrecruza puentes distantes de restos de lisina y arginina en las proteínas por un anillo C5-complejo, ligando de esta manera diferentes proteínas junto a la formación de enlaces covalentes intramoleculares. Alternativamente, Estos aductos pueden surgir de metabolismo intermedio de los lípidos, Por ejemplo, por oxidación de los ácidos grasos poliinsaturados y ácido araquidónico que implica reacciones de iones-catalizadas por metales.

Aductos de proteínas derivadas de esta vía son consecuencia denominado productos finales avanzados de lipoperoxidación (ALE). Los compuestos tales como malondialdehído (MDA)-lisina, Hidroxinon enal (HNE)-lisina, o aductos de acroleína derivado de oxidados de ácidos hidroxi-aminoácidos, L-serina o L-treonina, pertenecen a este clase de proteínas modificadas terminal. El término AGE se utiliza con frecuencia para ambos grupos de compuestos, y por razones de simplicidad esta práctica se mantiene aquí. Las vías Glicoxidativas y de lipoxidación, pueden dar

Figura 1. Los pasos principales que conducen al producto final de glicación avanzada (AGE) para la formación de N -Carboximetil-(CML). El proceso puede tomar semanas o meses para lograr. Pentosidina es una edad de entrecruzamiento que une dos moléculas. Pentosidina también se encuentra en su forma libre. RAGE, receptor de la AGE.

como resultado de forma independiente en el mismo producto final CML, mientras que la pentosidina, por ejemplo, es sólo formada a partir de precursores de hidratos de carbono. En contraste, los AGE tales como pirralina imidazolona y también se pueden generar independientemente del estrés oxidativo. Químico no oxidante,

Por último, está implicado en la generación de los AGE a partir de metil-glioxal, por ejemplo, durante la glucólisis anaeróbica no oxidativa o sobre la base de 3-deoxyglucosone liberada durante Amadori trasera arreglos. Curiosamente, estas reacciones son fuertemente influenciado por el fondo genético individual, aunque los genes responsables de esta función todavía permanecen desconocido.

La diabetes mellitus y la uremia son ambas condiciones en que se encuentran un aumento significativo de las concentraciones de AGE en los tejidos y en el plasma. Las concentraciones plasmáticas pentosidina, por ejemplo, pueden ser hasta 10 veces mayor en los pacientes con enfermedad renal en fase terminal en comparación con sujetos normales .En los pacientes diabéticos, los niveles elevados de glucosa podrían explicar fácilmente su propensión a formar AGE, por ejemplo, desplazando el equilibrio bioquímico reacción hacia la glicación (reacción de Schiff) de una manera dependiente de la concentración, seguido de la formación de AGE irreversibles. Los diabéticos, sin embargo, también se caracterizan por hiperlipidemia crónica. Recientemente, En su estudio, se proporcionan pruebas experimentales de que la formación de ALE es una importante vía alternativa que contribuye cuantitativamente a la acumulación de proteínas carbonilo-modificados en la diabetes.

En los pacientes urémicos, los niveles de AGE en plasma y tejidos en aumento independientemente de la glucemia debido a la diabetes y los pacientes no diabeticos con hemodiálisis crónica presentan concentraciones totales similares de AGE en suero como pentosidina, CML, y cervezas. Además, se encontraron niveles de AGE en pacientes urémicos en hemodiálisis a ser varias veces mayor que en los pacientes con diabetes y una función renal normal. Los mecanismos distintos de la hiperglucemia por lo tanto, deben estar en-involucrados, además,. En el plasma urémico, la acumulación de compuestos carbonilo reactivos de bajo peso molecular, tales como 3-deoxyglucosone, deshidroascorbato, glioxal, metilglioxal, malondialdehído, arabinosa y derivados de hidratos de carbono, lípidos, o metabolismo de los aminoácidos ha sido señalado como una característica general. La presencia en la uremia de estos EDAD reactiva precursores, denomina compuestos carbonilo reactivos (RCO), junto con proteínas modificadas con carbonilo (AGE), por lo tanto, ha sido resumida como un estado de estrés carbonilo urémico y establecido claramente como un mecanismo patogénico importante y el riesgo factor urémico lesión de órganos diana. Concentraciones en plasma de pentosidina, por ejemplo, se han demostrado que se correlaciona directamente con la cantidad de precursores de carbonilo generados y puede servir como un marcador simple integral de estrés carbonilo urémico. Plasma urémico, en el largo plazo la incubación in vitro, muestra aumento de la formación de pentosidina en comparación con el plasma no urémicos, documentar su mayor potencial autorreactivas. La adición de OPB-9195, un inhibidor de la interacción proteína-RCO, a muestras de plasma urémicos inhibió la formación de pentosidina, apoyando este concepto

patógena. Un origen primario de un aumento del estrés carbonilo es el estrés oxidativo, como se observa por un aumento de la cantidad de compuestos y los marcadores de estrés oxidativo oxidados en el plasma urémico tal como ascorbato oxidado (dehydroascorbate) o glutatión oxidado, que puede posteriormente contribuyen a un aumento RCO formación. La relevancia de este mecanismo se ve subrayada por la observación de que los AGEs se generan también en modelos animales no urémicos normoglicemicos en los sitios de mayor estrés oxidante local o en situaciones con disminución de la capacidad antioxidante, por ejemplo, durante el desarrollo de las lesiones ateroscleróticas o placa. La generación local de peroxinitrito a partir de óxido nítrico (NO) puede contribuir a este efecto Además, la acumulación de AGEs se puede encontrar en sitios con lesión endotelial con la proliferación neointimal inflamatoria, sino también durante la remodelación de la pared arterial crónica en la hipertensión arterial o durante el desarrollo de la enfermedad glomerular diabética. Por último, la generación de mieloperoxidasa-dependiente de las especies reactivas de oxígeno (ROS) por las células mononucleares en los sitios de la inflamación puede estimular la formación de AGE local como un proceso dependiente de la celda activa. Por ejemplo, los macrófagos liberación de ROS en el espacio intercelular pueden fomentar la generación de AGE extracelular en su proximidad. Acumulación intracelular de AGEs se incrementa directamente con la generación de ROS en células endoteliales. Durante la insuficiencia renal crónica, hay una disminución de la capacidad del cuerpo para eliminar compuestos de carbonilo reactivos de la circulación, lo que contribuye a un aumento de la tensión a nivel mundial RCO en esta situación. El aclaramiento RCO fisiológica defectuoso en la uremia es una consecuencia de una disminución de la disponibilidad de desintoxicación de moléculas scavenger o enzimas degradantes RCO-, junto con un aclaramiento redu-cida de RCO en la orina por el riñón en su defecto en sí. La falta de glutatión y su reposición redox coenzima NADPH, así como las concentraciones marcadamente reducidas de muchas otras enzimas glutatión-dependientes son una característica de la uremia y están inversamente relacionados con las concentraciones plasmáticas elevadas de pentosidina, el marcador RCO integral. En pacientes con insuficiencia renal progresiva, se ha demostrado que las concentraciones plasmáticas de pentosidina a aumentar en paralelo con la disminución de la función renal, apoyando este concepto fisiopatológicos.

Uso de cromatografía de exclusión por tamaño y técnicas de fluorescencia, tres fracciones principales AGE en el plasma urémico se han encontrado en un tamaño predominante molecular de 70, 14, y 2 kDa, respectivamente. Pentosidina y CML son las especies AGE prevalentes, y la mayor parte de su concentración está unido a la albúmina de suero (90%) que muestra un peso molecular de 69 kDa. Estas edades de alto peso molecular, por lo tanto, no pueden eliminarse por hemodiálisis o filtración glomerular en cantidades significativas, mientras que el efecto de las diferentes modalidades de diálisis en concentraciones de AGE plasmático total es generalmente limitada. Hemodiálisis en vez permite la eliminación cuantitativa de sus muchos más pequeños reactivos precursores de carbonilo, con un peso molecular típico de 5.000 Da. La fracción de AGE en suero restante representa pentosidina y edades unidos a pequeños péptidos de bajo peso

molecular, que pueden aparecer en la orina en función de su apoderarse libre. Después de ser filtrada en la orina, pequeñas moléculas de AGE pueden someterse a una mayor degradación y modificación, mientras que ser reabsorbido en parte por las células tubulares proximales .AGE péptidos de bajo peso molecular, sin embargo, posiblemente pueden tener un mayor potencial tóxico para las células tubulares que las proteínas AGE más grandes . Curiosamente, después de un trasplante de riñón la fracción AGE de alto peso molecular de larga duración no se des-aparecer rápidamente de la circulación a pesar marcada mejoría de la función renal. La fracción cuantitativamente muy pequeña AGE de bajo peso molecular, sin embargo, disminuye inmediatamente, que se ha atribuido a la mejora de la excreción renal y AGE aumento del metabolismo renal. Tres años después del trasplante, los compuestos específicos de edad, sin embargo, pueden disminuir los niveles en suero que se encuentran en la insuficiencia renal crónica. Por otra parte, en un estudio reciente no hubo asociación aparente de niveles de AGE en suero se encuentran en la insuficiencia renal crónica con riesgo cardiovascular. En conjunto, la reducción del aclaramiento metabólico, aumento del estrés oxidativo y una mayor tasa de formación de RCO son sinérgicamente responsable de las concentraciones elevadas de AGE encontrados durante la insuficiencia renal crónica.

AGE Y EFECTOS INDEPENDIENTE DEL RECEPTOR

SOBRE proteínas de la matriz

Proteínas carbonilo-modificados pueden tener efectos patológicos directos, independiente del receptor dependiendo del sitio de su generación. Proteínas AGE-degenerados pueden alterar profundamente las propiedades estructurales, mecánicas y funcionales de los tejidos afectados. La reticulación de AGE se ha destacado por moléculas de colágeno bajo una variedad de condiciones patológicas, las cuales, en la multiplicación de los puentes cruzados, incrementan su rigidez biomecánica y fragilidad. Esta característica, por ejemplo, tiene profundas implicaciones para la elasticidad de la pared vascular y el desarrollo de la hipertensión arterial y sus complicaciones como ictus. Moléculas de colágeno AGE -modificados han sido implicados como un factor patogénico importante durante el envejecimiento subcutánea de la piel. Cuando la composición de la matriz extracelular glomerular y la membrana basal capilar están afectadas, la disfunción de órganos y el fracaso pueden seguir a un ritmo acelerado .Tal EDAD modificados proteínas estructurales pueden interferir con la normal de contacto célula-matriz o inhibir el crecimiento celular fisiológica y el contacto intercelular que son nece-sario para mantener la integridad del tejido y la función normal. Las células endoteliales pueden llegar a ser insensibles a los estímulos exógenos y desarrollar patrones de crecimiento anormales .La albúmina es uno de los principales objetivos de la modificación de AGE en el plasma. Su glicación, por ejemplo, induce replegamiento anormal de su estructura tridimen-sional, reordenación conformacional de aminoácidos en-hojas y

una cruz-estructura característica de las fibrillas amiloides puede resultar de este proceso como se evidencia por microscopía de transmisión de electrones. Tal albúmina glicada posteriormente es propenso a condensado en agregados fibrosos amorfas, mientras que la pérdida de sus propiedades bioquímicas innatas. Otra proteína con un destino similar es 2-microglobulina. Los depósitos locales de amiloides condensados de albúmina pueden ser resistente a la eliminación por los macrófagos y promover la inflamación.

Agregados patológicos de proteínas AGE pueden exhibir insensibilidad a la degradación de la matriz metaloproteinasa, con ello conse-cuencia de recambio de la matriz extracelular anormal o expansión fibrosa del espacio intersticial, con escarificación progresiva. La formación de AGE, sin embargo, no se limita sólo a las proteínas extracelulares accesibles para circular oxidativo o carbonilo estrés, pero también se ha demostrado que se producen intracelularmente.. Por ejemplo, demostró que el factor de crecimiento fibroblastico básica intracelular producida por las células endoteliales puede someterse a modificación EDAD rápidamente tras el estrés oxidativo citosólica, cambiando de ese modo sus propiedades de factores de crecimiento y la reducción de la actividad celular mitogénica. Otras citocinas y proteínas celulares pueden perder de manera similar a su actividad biológica intrínseca como resultado de la modificación de AGE. La formación de AGE intracelular, finalmente, se corresponde directamente con la hiperglucemia inducida en el estrés oxidativo intracelular y el aumento de la generación de superóxido mitocondrial. Como resultado, la producción de metilglioxal se induce intracelularmente, siendo el principal socio de reacción de formación de AGE en las células endoteliales. Como consecuencia, las concentraciones de AGE intracelulares aumentan progresivamente con daño crítico de proteínas vitales y estructuras celulares, mientras que causan la disfunción celular .Otro efecto secundario grave es el daño del ADN genómico siguiendo el estrés carbonilo intracelular. Esta vía importante EDAD generadora intracelular es operativo independientemente de los efectos mediados por el receptor y aparece como un paso crucial en la fisiopatológico asociado a la edad daño renal y vascular en la diabetes. Basado en este concepto, prometiendo nuevas intervenciones farmacológicas para interrumpir esta secuencia de eventos intracelulares que se han propuesto recientemente .Del mismo modo, la angiotensina puede inducir estrés oxidativo intracelular a través de la activación de su receptor de angiotensina tipo 1 (AT1R). En un modelo de rata transgénica con daño renal inducida por angiotensina crónica, estuvimos hace poco en condiciones de demostrar la formación de AGE y la acumulación de CML en los glomérulos, en particular en los revestimientos exteriores glomerular bajo condiciones no diabéticos (ver fig. 4). Cabe laposibilidad de la hipótesis de que el estrés oxidativo y la AGE generación posterior también pueden estar implicados en el daño de órgano dependiente de la angiotensina como una vía final común.

AGE en el riñón

Acumulación de AGE en el riñón puede seguir captura cuantitativa de AGE de la circulación o el resultado de cualquiera de generación local de nuevas edades que implican proteínas preexistentes o patológicamente reducido volumen de negocios AGE. La figura 2 da un ejemplo de la distribución histológica de los AGE en el riñón en un paciente con nefropatía diabética avanzada. El proceso de captura renal de los AGE ha sido evidenciada por infusión intravenosa de AGE crónica (LMC) modificado con albúmina de rata en ratas normales. Después de 5 meses de la infusión, el contenido de AGE de los riñones aumenta en un 50% en los tratados en comparación con los animales de control y las características histológicas similares a diabética glomerulonefritis losclerosis, con sótano ampliación membrana, aumento de volumen penacho glomerular, la expansión de la matriz extracelular mesangial, glomeruloesclerosis y albuminuria, estuvieron presentes Este modelo de infusión ratón había sido descrita inicialmente por McVerry et al. como la producción de un patrón renal pseudodiabetic. En el experimento por Vlassara et al. se alcanzaron las concentraciones totales de AGE en suero sobre twolfod por encima de los orbserved en la diabetes humana.

El modelo, sin embargo, carece de las concentraciones de glucosa en suero elevados y las características metabólicas típicas de la diabetes. Además, AGE de albúmina se administró a ratones con función renal normal, reflejando de esta manera la reacción de los riñones normales a un estímulo tóxico crónica. Las lesiones en la nefropatía diabética e insuficiencia renal crónica de otro origen, sin embargo, evolucionan con el tiempo como resultado de mecanismos pathophys-iológica complejas, con diferentes vías celulares por lo general operativos en paralelo. Por ejemplo, la exposición a la glucosa alta en sí puede alterar la función celular en ausencia de los AGE. Además, la liberación de citoquinas o la activación de los sistemas homeostáticos locales, tales como el sistema renina-angiotensina independientemente de la estimulación AGE tiene su propio papel patogénico establecido. Sin embargo, el modelo de infusión AGE y modelos similares

. Figura 2. Tinción AGE para imidazolona en un espécimen renal de un paciente con nefropatía diabética avanzada la glomeruloesclerosis. Brown tinción indi-

cados imidazolona.

de lesión renal crónica pueden dar una idea útil en aspectos importantes patogénicos, por ejemplo, asociada con la circulación proteínas AGE a pesar de sus limitaciones inherentes. Curiosamente, la inhibición de la glicación albúmina en una complementaria en el modelo in vivo de diabética db/db ratones se ha demostrado recientemente para mejorar glomerular y los índices de daño de órgano renal, apoyando un papel fundamental de circulación compuestos edad (26, 27). En los seres humanos, la acumulación renal y vascular de la edad es más prominente en la diabetes mellitus, donde AGE generación mundial se produce temprano y de forma acelerada en casi cualquier sistema orgánico. Glomerular y la acumulación de AGE vascular ha demostrado ser un factor patogénico principal precipitar complicaciones vasculares diabéticas y glomeruloesclerosis

La nefropatía diabética se caracteriza por glomerular y tubular engrosamiento de la membrana basal, mesangial extracelulares expansión de la matriz, el daño microvascular y cambios fibróticos en el tubulointerstitium. Casi todas las estructuras renales son susceptibles de acumular las edades, incluyendo sótano mem-branas, células mesangiales y endoteliales, podocitos, y túbulos Horie y colaboradores estudiaron en detalle la localización inmuno-nohistochemical de productos glicoxidación en lesiones glomerular y en el sistema vascular de los pacientes con principios comparación con nefropatía diabética avanzada. Encontraron una mayor acumulación de CML en el expandida ma-matriz mesangial, engrosamiento de la pared capilar glomerular lesiones nodulares primeros, y también en las paredes arteriales de diabética avanzada nefropatía, pero no en los riñones normales. Niwa et al. Mostraron resultados similares para imidazolona. Esta observación también podría ser replicado experimentalmente en genéticamente o tratados con estreptozotocina ratas diabéticas. Nefropatías no diabéticos, sin embargo, pueden mostrar diferentes patrones de AGE local de distribución. Secciones renales de pacientes con nefropatía por IgA, por ejemplo, no muestran glomerular acumulación de CML o tinción de acroleína. Más bien, las lesiones de la matriz glomerular tiñeron positivo para productos de lipoxidación reactivos tales como malondialdehído-lisina, que implican diferencias pathophysi-gicos fundamentales. Otro estudio realizado por Tanji et al. de las muestras de tejido renal de pacientes con focal segmentaria tipo de nefropatía diabética, primaria y secundaria-sis glomeruloesclerosis, nefropatía hipertensiva y la nefritis por lupus mostró diferencias cualitativas y cuantitativas significativas en la distribución de la LMC y pentosidina, respectivamente, lo que demuestra una influencia independiente del mecanismo de la enfermedad y el curso de la enfermedad en el tipo de modificación de AGE y la distribución de AGE-modificados estructuras.

EFECTOS MEDIADO POR RECEPTORES EN FUNCIÓN CELULAR

La presencia de AGE-modificado proteínas en los tejidos, los efectos biológicos asociados con su acumulación, y los estudios de inhibición farmacológicos han estimulado la investigación intensiva para identificar moléculas de la superficie celular que reconocen los AGE y pueden inducir respuestas celulares específicas. En 1992, Schmidt y sus colegas descubrieron por primera vez un receptor de la superficie celular que se une AGE proteínas modificadas con alta afinidad, que posteriormente se denomina RAGE. La continua investigación ha identificado por su parte otros receptores y las moléculas de la superficie celular capaces de unirse AGE modificado pro-teínas. Estos receptores incluyen los receptores scavenger macrófagos (MSR) de tipo A y B1 (CD36), oligosacariltransferasa transferasa-48, denominado receptor AGE 1 (AGE-R1), 80K-H fosfoproteína (AGE-R2), y la galectina-3 (AGE-R3 ).

Entre estos receptores AGE vinculantes, RAGE ha sido mejor caracterizada. Es una proteína de 35 kDa que pertenece a la superfamilia de las inmunoglobulinas. En consecuencia, su gen ha sido localizado en el cromosoma 6, entre los genes para histocompatIbilidad complejo mayor de II y III. Experimentos de clonación y caracterización molecular han revelado su estructura tridimensional y se aclararán sus propiedades funcionales (fig. 3). RAGE es un receptor transmembrana que consta de 394 aminoácidos con un único dominio transmembrana hidrófobo de 19 aminoácidos y una cola citosólica COOH-terminal de 43 aminoácidos y comparte homología con MUC 18, NCAM, y, en parte, CD20, una célula B marcador de activación. La parte extracelular se compone de un dos dominios de tipo C distintos (VCC), donde V dominios ligandos se unen y la cola citosólica altamente cargado serían para mediar la activación de las vías intracelulares de transducción de señales de terminales de tipo V y. Debido a su cola citosólica corta sin actividad enzimática aparente, se ha especulado que el receptor puede asociarse en un complejo de superficie celular multimérico en la activación antes de desencadenar los eventos celulares que involucración otras proteínas coestimuladoras. Diversas variantes de corte y empalme de ARNm viables se han detectado que codifica para las proteínas truncadas con diferentes propiedades biológicas. RAGE que carecen de la cola citosólica permanece anclado dentro de la membrana celular y se une a ligandos extracelulares sin efectos intrínsecos, pero puede suprimir la señalización celular por RAGE de longitud completa de una manera dominante negativo (DN-RAGE).

Además, las células endoteliales se muestran para traducir una variante RAGE truncada que carece del dominio transmembrana total de COOH-terminal que es secretada eficientemente de una manera paracrina (ES-RAGE). ES-RAGE puede unirse a ligandos extracelulares independientemente de contacto directo de las células, con lo que posiblemente la prevención de reconocimiento del epítopo por los receptores de longitud completa situados en la membrana celular. Todavía otra isoforma RAGE carece sólo el pequeño dominio transmembrana de 19 aminoácidos que actúa como una secuencia de anclaje y por lo tanto es similar secretada. Por último, una versión que carece del dominio V NH2-terminal ha sido encontrado que reside en la membrana celular, pero no se une a ligandos con un papel todavía no está claro.

La expresión fisiológica de RAGE se ha detectado en una variedad de tejidos. El receptor se encuentra en las células endoteliales, células del músculo liso vascular, células mononucleares de sangre periférica y los macrófagos, pero también en los tejidos neuronales, tales como neuronas, astrocitos, microglia, y los nervios periféricos, los pulmones y músculo esquelético. En el riñón humano, se encontró que la expresión de RAGE fisiológica de la proteína RAGE sólo en los podocitos a una concentración muy baja. Su expresión, sin embargo, podría no ser detectado en otros tipos de células glomerulares. Por el contrario, el epitelio tubular puede manchar positivo para RAGE.

El receptor se ha demostrado que se unen diferentes aductos de AGE no específica. Entre estos, CML y aductos de pentosidina son ligandos de alta afinidad. Por lo tanto, RAGE se puede unir y reconocer diferentes proteínas por igual, independientemente de su función biológica individual, lo que sugiere un papel biológico como un sensor ambiental no específico. En este contexto, RAGE puede ser caracterizado como un patrón común o receptor de adorno-reconociendo con funciones homeostáticas aceptar diversos epítopos independientemente de su ubicación y el modo de presentación, al igual que otros miembros de la superfamilia. Por lo tanto, el amiloide-proteína se reconoce de manera similar al igual que otras proteínas, por ejemplo, la amilina, el suero amiloide A,, péptidos prión derivados de albúmina, y 2-microglobulina, después de la glicación y la reorganización conformacional de su tridimensional estructura. El papel del receptor, sin embargo, no se limita a la situación patológica de la modificación de las proteínas AGE. Más

. Figura 3. Estructura del receptor para productos finales de glicación avanzada (RAGE) y las principales variantes de empalme. La molécula tiene 3 dominios extracelulares (VCC), donde el dominio V interactúa con ligandos. TMD, dominio transmembrana, ct, cola citosólica; DN-RAGE, RAGE dominante negativo; ES-RAGE, RAGE soluble endógeno; NT-RAGE, RAGE N-truncado.

bien, esto puede ser una capacidad ampliada sobre la base de su función natural como un modulador de los procesos inflamatorios. Investigaciones recientes han identificado S100/calgranulins como nuevos ligandos con propiedades inesperadas fisiopatológicos distintos en RAGE vinculante. Algunos miembros del grupo, incluyendo S100A8, S100A9, y S100A12 (calgranulina C) son liberados por los fagocitos estimulados y pueden actuar como citoquinas secretoras. Estas moléculas S100 se ha demostrado para activar las células endoteliales, fagocitos mononucleares y linfocitos en RAGE unión, mientras que la inducción de varias respuestas proinflamatorias, por ejemplo, el aumento de la expresión de la ciclooxigenasa (COX) -2. La estimulación de RAGE por S100P puede inducir directamente la proliferación celular. Se mostró que la adhesión de leucocitos y la extravasación estaban fuertemente controlados por RAGE. El efecto fue independiente de la ICAM-1, el ligando principal para la adhesión de leucocitos. Estas evoluciones de nuevos rasgos caracterizan RAGE como un receptor multiligando versátil intrínsecamente involucrado en la amplificación y el mantenimiento de las respuestas inflamatorias, así como la función celular y la modulación de crecimiento en respuesta a una variedad de estímulos extracelulares o citocinas inflamatorias ambientales.

En la presencia de AGE extracelular, las células susceptibles pueden regular al alza la expresión de RAGE rápidamente. En el riñón, este efecto se ha demostrado de forma consistente para glomerular podocitos en la nefropatía diabética. En contraste, la expresión de RAGE en otras células glomerulares es generalmente menos inducible. Además, la expresión celular de RAGE puede estar producida por los propios ligandos AGE. Su expresión, sin embargo, también puede aumentar en ausencia de los AGE, por ejemplo, durante la remodelación tisular inflamatoria de citoquinas directa o después de la estimulación por el TNF-b. Estas observaciones se explican fácilmente por la presencia de SP-1 sitios de unión en la región promotora del gen RAGE. NF-kB y. En un modelo animal de la amiloidosis, los fagocitos mononucleares invadiendo 2-amiloide que contiene placas aumentó la expresión de RAGE La activación de RAGE finalmente desencadena

. Figura 4. Los glomérulos de ratas transgénicas con hipertensión ANG II-dependiente (La) Y controles no transgénicos teñidos inmunohistoquímicos para la LMC (B). Tenga en cuenta la

tinción positiva para la edad en los glomérulos transgénico lo largo de las asas capilares exteriores (mancha marrón)

múltiples cascadas intracelulares de transducción de señales en función del tipo de célula individual. Interacción de los AGE con RAGE, su receptor celular, puede dar lugar a una mayor estrés oxidativo intracelular y la activación de NF-kB por las vías de señalización redox-sensibles. AGE también pueden inhibir la producción de NO celular, que está mediada, al menos en parte, por la regulación a la baja de la NO sintasa y el aumento de NADP (H) expresión oxidasa que une a RAGE disfunción de la célula endotelial crónica (17, 110, 150). Activación de RAGE-desencadenó de NF-B puede conferir un estado susceptible de regulación positiva de RAGE en sí a través del propio sitio de unión de su promotor NF-B, mejorando así la capacidad celular para enlazar las edades. Activación de RAGE se muestra para estimular RAGE ARNm transcripción directamente y por lo tanto pueden iniciar un bucle autoamplifying durante la activación de las células. Como consecuencia, las células activadas por el RAGE pueden liberar una gran cantidad de citocinas y factores de crecimiento para reclutar otras células adyacentes en la reacción inflamatoria. Acciones celulares del receptor se resumen en la Tabla 2. Activación de RAGE finalmente fue mostrado para inducir la generación intracelular de peróxido de hidrógeno, que era dependiente de la integridad funcional de la NADPH oxidasa. La cascada de señalización implica p21ras, p38, proteína quinasa C, y las proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK) incluyendo Erk 1/2 (p44/p42). En fibroblastos mesangiales, las señales mediadas por RAGE se ha demostrado que convergen también en STAT5 y p21waf para controlar el ciclo celular.

Tabla nº 2

AXIS AGE-RAGE EN LA NEFROPATÍA DIABÉTICA

En el riñón diabético, el daño tisular progresivo está estrechamente relacionado con la deposición local de la AGE y sus consecuencias fisiopatológicas. Los mecanismos que conducen a la nefropatía diabética crónica son complejos, sin embargo, incluyendo el sistema renina-angiotensina, así como muchas otras citoquinas pros inflamatorias y vías de señalización en paralelo. Una característica principal de la glomeruloesclerosis diabética es el exceso de acumulación de matriz extracelular que conduce a la expansión de la matriz Mesangial, así como engrosamiento de la membrana basal glomerular, que se convierte en el blanco de AGE modificación. A nivel celular, la liberación de TGF-es el principal factor desencadenante de este proceso. Temprano en el curso de la enfermedad, las células mesangiales pueden someterse a una fase de proliferación limitada, pero luego detener típicamente en la fase G1 del ciclo celular para producir matriz extracelular. Se mostró que los AGEs estimulan la regulación positiva de p53 y Bax por las células mesangiales in vitro, facilitando de ese modo la muerte celular apoptótica. Las células mesangiales también producen el VEGF y la proteína quimiotáctica de monocitos-1, que estimuló la producción de prostaciclina por las células endoteliales cocultivadas. Esta secuencia fisiopatológica puede servir como un modelo para los eventos que conducen a la lesión glomerular crónica en el riñón diabético in vivo.

Curiosamente, las células endoteliales glomerulares cultivadas se muestran de manera similar a liberar después de la exposición de TGF-a la albúmina glucosilada, que puede conducir a la inversa a la estimulación paracrina y el reclutamiento de las células mesangiales adyacentes. Las células endoteliales expuestas a AGEs pueden mostrar rápidamente signos de mayor estrés oxidativo celular. AGE-albúmina o CML también puede inducir la expresión del factor de crecimiento del tejido conectivo de los factores (CTGF) en las células mesangiales, una citoquina que estimula la síntesis de matriz extracelular y funciona como un importante mediador corriente abajo de TGF-pero puede ocurrir sin él. Las células mesangiales expresan también el receptor scavenger inducible por macrófagos del, que se une AGE independientemente de RAGE y de ese modo posiblemente facilita la transformación de las células mesangiales en células de espuma. Se describe en la proliferación in vitro de células mesangiales expuestas a los AGE y definido un papel para ceramidasa y esfingolípidos para controlar este efecto intracelular.

La albuminuria es una característica prominente de daño glomerular diabética progresiva. La permeabilidad vascular y la proteinuria se han asociado directamente con el VEGF y su dimérica transmembrana tirosina quinasa del receptor (VEGFR). VEGF puede inducir el aumento de la fenestración endotelial, disminución de la selectividad molecular, y la exudación de plasma en la frontera endotelial vascular. El sitio principal de la expresión fisiológica de VEGF es el podocito, mientras que su receptor (VEGFR-2) se expresa predominantemente en el endotelio glomerular. En la nefropatía diabética, la expresión renal de RAGE aumenta considerablemente, junto con la

expresión de VEGF y VEGFR-2, que es paralelo a la deposición glomerular de AGE capilar y modificación por AGE de la membrana basal capilar. En particular, los podocitos aumentan la expresión del VEGF y RAGE en el curso crónico de la nefropatía diabética .En podocitos in vitro hay un aumento de la expresión RAGE, lo que indica un papel fundamental para RAGE y VEGF en este proceso.

Después de ser filtrada por el glomérulo, péptidos AGE pueden ser fácilmente absorbidos por las células tubulares proximales. Las células tubulares son sitios de expresión RAGE que pueden estar involucrados activamente en la captación celular AGE como megalina, otro receptor tubular. En la nefropatía diabética con proteinuria, células tubulares proximales, se mostró a mostrar aumento de la activación de NF-B. Este efecto podría ser suprimido experimentalmente mediante la administración simultánea de RAGE soluble. Del mismo modo, después de la exposición a una época rica en medio extracelular, el cultivo de células tubulares mostró la regulación positiva de la expresión de TGF- b mRNA, que fue mediado por la liberación intracelular de ROS. Estas observaciones se extendieron recientemente por el descubrimiento de Transdiferenciación epitelial tubular-miofibroblastica TGF-B Independiente Directamente Iniciado por activación de RAGE. Este proceso puede ser importante para el desarrollo de atrofia tubular y fibrosis intersticial durante la nefropatía diabética.

Aunque la evidencia está creciendo ahora que RAGE es un factor patogénico clave que participa en la activación de las células endoteliales, remodelación vascular de la pared, la neoíntima y la expansión en la enfermedad vascular diabética, así como en la aterosclerosis diabética y la formación de placa arterial, se sabe relativamente poco acerca de RAGE y su papel en las células endoteliales glomerulares. La expresión de RAGE por las células endoteliales glomerulares se encontró sólo en condiciones patológicas. En células endoteliales RAGE puede desencadenar la producción de interleucina-6, proteína quimiotáctica de monocitos-1, inducen la expresión de moléculas de adhesión, y causan la generación intracelular de ROS en parte por la activación de la NADPH oxidasa con una disminución concomitante en la expresión del NO endotelial sintasa. Dado que las células endoteliales se pueda acceder fácilmente a las proteínas plasmáticas AGE modificados, deposición AGE local o modificación de proteínas de la matriz residente no es un requisito obligatorio para desencadenar estos eventos. En un nivel celular, se ha descrito un efecto sinérgico de RAGE en la activación de ANG II-dependiente de las células del músculo liso vascular. Curiosamente, la hiperglucemia aguda para tan corto como 2 h en los seres humanos producidos por una técnica de glucosa-pinzamiento era capaz de inducir la generación intracelular de la CML y la activación de NF-B en células mononucleares de sangre periférica. Tales efectos concomitantes pueden ser pasos importantes durante la activación de células endoteliales en presencia de AGEs.

Entre las muchas otras proteínas AGE de unión, ahora se reconoce cada vez más la importancia fisiopatológica de la AGE-R3 (galectina-3) y su con-géneros AGE-R1 y R2-AGE. La galectina-3 se ha suprimido en un modelo de ratón knock-out. En contraste con los animales knockout similares RAGE, estos ratones desarrollan espontáneamente glomeruloesclerosis con el aumento de la proteinuria en el envejecimiento. Funcionalmente, la galectina-3 interactúa estrechamente con AGE-R1 y AGE-R2 en un agregado molecular en las superficies celulares denomina el "complejo receptor AGE." La biología de este complejo receptor aún no está totalmente entendida. Por ejemplo, las células endoteliales cultivadas regulan el alza fácilmente de AGE-R2 y R3-en la exposición a las proteínas AGE. En un experimento con riñones de rata diabéticos, sin embargo, la galectina-3 (AGE-R3) la expresión comenzó a aumentar sólo alrededor de 2 meses después de la inducción de la diabetes y, más tarde, durante el curso de la enfermedad, la galectina-3 está implicada en la actividad endocítica y puede eliminar activamente proteínas AGE o AGE-LDL modificada. La molécula obviamente ejerce efectos celulares de protección con el objetivo de modular o para contener reacciones inflamatorias o nocivos dependientes de AGE. Esta idea es apoyada por un informe reciente que demuestra un efecto regulador negativo de la AGE-R1 en las respuestas pro-inflamatorias dependientes de la edad en las células mesangiales. Los receptores de AGE son regulados diferencialmente durante la enfermedad renal diabética. En contraste con el RAGE, AGE -R1 se encuentra para ser regulados a la baja, disminuyendo de ese modo su potencial citoprotector general. Juntos, estos resultados apuntan a un sinergismo importante de este grupo de proteínas de unión AGE alternativas con el objetivo de contrarrestar o modulan los efectos deletéreos de la interacción AGE-RAGE.

ASPECTOS GENÉTICOS DE RAGE

Una variedad de polimorfismos del gen RAGE humano se han identificado y estudiado por su impacto en el desarrollo de la enfermedad. El gen resultó ser muy variable, teniendo muchos polimorfismos de nucleótido único con potenciales efectos fenotípicos. Hudson et al. describe un 429T / C en la región promotora del gen y se presentan datos que sugieren una asociación del alelo 429C con la retinopatía diabética en la diabetes tipo 2 con enfermedad macrovascular. Recientemente, Rudofsky y compañeros de trabajo (113) informaron de que una deleción de 63 pb en el promotor de RAGE se correlaciona con una disminución del riesgo de la nefropatía en pacientes con diabetes tipo 2, pero no en los individuos con el tipo diabetes 1 . Por último, reciente-mente se ha observado una relación entre el polimorfismo A-374A y enfermedad de la arteria coronaria angiográfica, con una frecuencia más baja del alelo A afectado en comparación con los sujetos libres de enfermedad .

RESUMEN Y FUTURO DE EMPLEO

La formación de los AGE es un proceso lento ubicua de la modificación de proteínas y la degeneración por moléculas de azúcar y productos intermedios reactivos de carbonilo y el estrés

oxidante que se produce en situaciones en las que el equilibrio de la reacción bioquímica se desplaza hacia la interacción covalente entre los dos participantes en la reacción. Este efecto es más prominente en la diabetes mellitus y la insuficiencia renal crónica que se caracteriza por urémico estrés carbonilo cuando cantidades considerables de proteínas modificadas con AGE se acumulan en el plasma y los tejidos. En el riñón, la AGE y RAGE, su principal receptor, están íntimamente involucrados en la aceleración de glomerulopatía diabética y urémico con el daño tubulointersticial. Ade-más, la generación de AGE nonreceptor intracelular mediada iniciado por la liberación de superóxido mitocondrial juega un independiente papel en la diabetes. Las consecuencias fisiopatológicas de la AGE, rabia y otras proteínas de unión AGE se están expandiendo rápidamente, mientras que su papel en el remodelado vascular, procesos inflamatorios crónicos y disfunción celular se convierte en en cada vez más reconocido.

A pesar de estos avances, sin embargo, muchos aspectos importantes de la AGE y de su papel en la biología renal aún no están claras. Por ejemplo, las interacciones de otros sistemas homeostáticos en involucrados en la patología renal, tales como los sistemas de endotelina con el eje AGE-RAGE renina-angiotensina, NO, o no se conocen bien. Por lo tanto, los estudios tendrán que analizar las contribuciones relativas de cada sistema al estrés oxidativo, los géneros sobre la edad y la AGE mediada por el receptor o independiente de los acontecimientos. Con inhibidores potentes disponibles, el futuro de los estudios in vivo se debe ad-vestido de la relevancia de los muchos hallazgos in vitro usando también modelos animales transgénicos y no diabéticos para extender aún más nuestro conocimiento más allá de las vías metabólicas clásicas. En este contexto, el sistema renina-angiotensina es un candidato primario dada su importancia clínica como una diana para intervenciones terapéuticas para retrasar la progresión de la insuficiencia renal crónica (42). Por último, en vista de los limitados efectos de la terapia con medicamentos o diálisis modales-dades en la acumulación de AGE en la insuficiencia renal terminal, debido a la longevidad de las proteínas age establecida, especial énfasis se debe poner en el futuro sobre las estrategias farmacológicas preventivas y primeras etapas de daño renal. Se requieren menos tóxicos compuestos, y el desarrollo de un inhibidor de RAGE sintética podrían ser de interés. Tales estudios en humanos también podrían incluir terapias de combinación para aprovechar los efectos sinérgicos.