Un experimento con animales indicó que la deficiencia de la vitamina D disminuye la función renal, modifica la expresión local de proteínas y ocasiona un aumento de la formación de fibrosis luego de una lesión inducida.
Por Karina Toledo
Agência FAPESP – Aparte de los conocidos problemas en la mineralización ósea, la deficiencia de vitamina D ha sido asociada recientemente con el desarrollo de enfermedades cardiovasculares y autoinmunes, con la presión alta y con diversos tipos de cáncer.
Pero ahora, en un estudio del Laboratorio de Investigación Médica (LIM12) de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FMUSP) se reveló que la falta de este nutriente puede también perjudicar el funcionamiento adecuado de los riñones y comprometer la recuperación de lesiones en el órgano.
“Una de las principales causas de injuria renal aguda en el ser humano es la lesión por evento isquémico, que ocurre cuando el flujo sanguíneo hacia el riñón queda obstruido durante un lapso de tiempo y luego se restablece. Durante el proceso isquémico, la falta de oxígeno deriva en degeneración y muerte celular. Nuestro objetivo consistía en descubrir de qué manera la falta de vitamina D influye sobre el proceso regenerativo”, explicó el biólogo Rildo Aparecido Volpini, coordinador del proyecto intitulado “Evaluación del papel de la vitamina D en la evolución de la lesión renal aguda post isquémica”, que contó con el apoyo de la FAPESP.
El experimento con animales indicó que la deficiencia del nutriente disminuye la función renal, modifica la expresión local de proteínas y ocasiona un aumento de la formación de fibrosis luego de una lesión inducida.
El grupo de Volpini desarrolló en ratas dos modelos experimentales de isquemia y reperfusión (el retorno del flujo sanguíneo luego de su privación durante un determinado tiempo). En el protocolo agudo, los animales con dos meses de edad –el equivalente a un joven adulto humano– eran alimentados durante 30 días con comida libre de vitamina D. En el 28° día, los investigadores inducían una lesión por isquemia y reperfusión.
“El flujo sanguíneo hacia los riñones se interrumpía durante 45 minutos, el tiempo suficiente como para causar una lesión significativa. Los animales eran evaluados al cabo de 48 horas y entonces se practicaba la eutanasia, para realizar el análisis de la expresión génica y proteica en el órgano”, dijo el investigador.
En el protocolo crónico, las ratas eran alimentadas durante 90 días con comida libre de vitamina D. En el 28° día sufrían el insulto (la lesión inducida) de isquemia y reperfusión. Al cabo de 60 días se las evaluaba y se las sometía a la eutanasia.
“Para verificar la cantidad de vitamina D presente en el organismo de los animales, dosificamos la 25-hidroxivitamina D (25OHD) plasmática, la forma circulante de la vitamina D, usualmente utilizada para estimar los niveles de esta hormona en el organismo”, explicó Volpini.
Mientras que el grupo de control presentaba entre 15 y 16 nanogramos (ng) por mililitro (ml) de sangre, las ratas del protocolo agudo alimentadas con la dieta libre de vitamina D presentaban alrededor de 4 ng/ ml al 30° día de consumo. Los animales del protocolo crónico alimentados durante 90 días con la misma dieta presentaban niveles plasmáticos indetectables de vitamina D. “Esto demuestra que, si hubo alguna síntesis de vitamina D a través de la piel, fue irrisoria”, comentó Volpini.
En los dos modelos experimentales se dividió a los animales en cuatro grupos: el primero, considerado grupo de control, recibió alimentación normal y no sufrió insulto de isquemia y reperfusión; el segundo recibió únicamente alimento carente de vitamina D y no se indujo la lesión renal; el tercero recibió alimentación normal y sufrió insulto de isquemia y reperfusión, y el cuarto recibió alimento libre de vitamina D y se le indujo la lesión.
Resultados
El análisis de la función renal efectuado en los animales del protocolo agudo reveló que mientras el grupo de control presentaba un índice de filtración glomerular situado entre 0,8 y 1 ml por minuto por 100 gramos de peso, el grupo que recibió únicamente alimento libre de vitamina D filtraba tan sólo entre 0,6 y 0,7 ml/min/100 g peso, una merma de aproximadamente un 20% en la función renal.
En el grupo de ratas que sufrió isquemia y recibió comida normal se registró una caída del 50% (alrededor de 0,4 ml/min/100 g peso) y en el grupo con lesión inducida, que comió alimento libre de vitamina D, se detectó una reducción del 70% en la función renal (0,3 ml/min/100 g peso).
“Observamos que la falta de vitamina D perjudica por sí sola la función renal. No sabemos con certeza el motivo de ello, pero probablemente se deba a alteraciones en el sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA, el conjunto de péptidos, enzimas y receptores implicados en el control de la presión arterial), con la consiguiente repercusión en el control presórico. Existen evidencias en la literatura que muestran que la deficiencia de vitamina D contribuye para la inapropiada activación del SRAA, y funciona como un mecanismo de progresión de la enfermedad renal crónica”, comentó Volpini.
El paso siguiente consistió en analizar los electrolitos en el plasma y en la orina de los animales, como así también verificar la presencia o no de proteínas en la orina (proteinuria).
“La presencia de proteínas en la orina [proteinuria] es una indicación de lesión renal. Significa que el filtro glomerular no está funcionando adecuadamente o que los túbulos renales no logran reabsorber las proteínas filtradas. Normalmente, el proceso de filtrado y reabsorción no debe dejar escapar esas moléculas importantes para el organismo”, explicó Volpini.
Las pruebas mostraron que el grupo de ratas alimentadas únicamente con comida libre de vitamina D exhibió un aumento de aproximadamente un 60% en la proteinuria cuando se lo comparó con el grupo de control. En los animales alimentados con comida libre de vitamina D y que sufrieron insulto de isquemia y reperfusión se verificó un aumento de más del 90% de la excreción urinaria de proteínas.
“Los estudios han demostrado que niveles bajos de vitamina D pueden desencadenar proteinuria debido a factores directos e indirectos. Directamente, bajos niveles de vitamina D inducen la pérdida de podocitos (células del epitelio renal que forman un importante componente de la barrera de filtrado glomerular) y el desarrollo de glomeruloesclerosis, lo que perjudica la integridad de la membrana de filtrado glomerular y hace posible el paso de macromoléculas hacia el espacio urinario”, dijo Volpini.
Otra posible explicación, de acuerdo con el investigador, sería la aparición de la proteinuria de manera indirecta. Bajos niveles de vitamina D generan alteraciones en el SRAA, y terminan desencadenando un aumento de la presión arterial. Dicha alteración hemodinámica podría contribuir al aumento de la excreción urinaria de proteínas.
Otra alteración que se observó en el estudio agudo, fundamentalmente en aquellos grupos de animales deficientes en vitamina D, fue la pérdida de la habilidad renal de concentrar la orina para ahorra agua. La deficiencia de vitamina D redujo la expresión proteica de acuaporina 2, la molécula encargada del transporte de agua en los tramos finales del nefrón.
“En los animales que recibieron alimentación libre de vitamina D, constatamos una reducción de entre el 20% y el 30% de la osmolalidad urinaria en relación con el grupo de control. En los otros dos grupos –solamente isquemia y deficiencia más isquemia– la merma en la concentración fue de más del 50%”, comentó el investigador.
Los análisis de expresión proteica realizados luego del sacrificio de los animales mostraron que, mientras que en el grupo de control la expresión de acuaporina 2 se hallaba en niveles fisiológicos (del 100%), las ratas que recibieron alimento libre de vitamina D expresaban solamente el 26%. En los animales sometidos a isquemia, la expresión se ubicaba en torno del 50%, y en los isquémicos y deficientes en vitamina D, en el 25%.
“Estudios anteriores había demostrado que la vitamina D influye sobre la expresión génica en los huesos, en el cerebro, en el intestino, en el hígado y en los riñones. Nuestros resultados muestran que tiene impacto directo sobre la expresión de la acuaporina 2, y en la expresión de las proteínas p21 [una proteína inhibitoria del ciclo celular que participan en el control de la proliferación celular] y klotho [relacionada con el envejecimiento celular]. De acuerdo con nuestros datos, la expresión proteica de la klotho se encuentra reducida en los animales sometidos a insulto isquémico, y la expresión proteica de la p21 se encuentra elevada en esos mismos animales, lo que nos lleva a asociar esos dos parámetros”, comentó Volpini.
En tanto que en el grupo de control y en el grupo que recibió alimentación libre de vitamina D la expresión de la p21 se situaba en un 100% (niveles fisiológicos), en el grupo que únicamente sufrió isquemia, la expresión trepó al 290%. El grupo que recibió alimentación libre de vitamina D y tuvo lesión inducida expresó el 182% de la proteína p21.
“Estudios anteriores demostraron que en el momento de la lesión renal por isquemia y reperfusión, la célula necesita estar en reposo, es decir, sin entrar en división celular, a los efectos de ahorrar energía. En ese caso, puede considerarse como protector al aumento de la expresión de la p21. Por otra parte, la deficiencia de vitamina D atenuó la expresión de la p21 cuando se la compara con la del grupo de animales isquémicos, lo que va en detrimento del mecanismo de protección celular”, explicó Volpini.
Los resultados también muestran perjuicios en la expresión de la proteína klotho, que participa en el control de la senescencia celular. El grupo que recibió alimentación libre de vitamina D presentó sólo un 76% de la expresión en comparación con el grupo de control, en que es del 100%. El grupo isquémico expresó tan sólo un 22%, y el grupo deficiente e isquémico, un mero 16%.
“Si bien no lo hemos evaluado, resulta muy probable que en otros órganos la expresión de klotho también esté comprometida debido a la falta de vitamina D”, evaluó Volpini.
El impacto a largo plazo
En las ratas del protocolo crónico, se verificó un aumento de aproximadamente un 15% en la presión arterial en los grupos deficientes en vitamina D, isquémicos y deficientes en vitamina D sometidos al insulto de isquemia y reperfusión.
De acuerdo con el investigador, esta alteración de la presión arterial puede explicarse debido a dos factores: envejecimiento y aumento en las expresiones de proteínas del sistema renina-angiotensina. “En el protocolo crónico, también debemos tener en cuenta la variable del envejecimiento, es decir, son animales dos meses mayores que los del protocolo agudo. Son ratas que ya tienen una edad equivalente a un humano de 30 ó 40 años.”
De acuerdo con el investigador, la diferencia más interesante observada entre los grupos del protocolo crónico radicó en la mayor formación de fibrosis en los animales que comieron alimento carente de vitamina D, lo que confirma que la falta de este nutriente perjudicó la regeneración del tejido de los animales sometidos a insulto de isquemia y reperfusión.
“Durante el proceso de recuperación, no todo el tejido reconstruido resulta funcional. Le damos el nombre de fibrosis a aquel tejido que solamente desempeña una función de relleno y sostén”, comentó Volpini.
Para efectuar esta evaluación, los investigadores midieron el espacio intersticial existente entre los túbulos renales. Mientras que en el grupo de control el área intersticial se ubicó entre un 7% y un 8%, en el grupo deficiente en vitamina D dicho índice se elevó al 17%. En el grupo que únicamente sufrió isquemia, el área intersticial fue de aproximadamente un 25%, y en el grupo deficiente e isquémico, del 35%. Asimismo, los investigadores hallaron una mayor cantidad de células inflamatorias, tales como macrófagos, monocitos y linfocitos, en el espacio intersticial de los grupos que recibieron alimento carente de vitamina D.
El paso siguiente consistió en cuantificar la expresión tisular de las proteínas colágeno IV y fibronectina, relacionadas con la formación de fibrosis. “Mientras que el colágeno IV prácticamente no existía en el grupo de control, en el grupo deficiente en vitamina D se detectó un aumento del 34% en la expresión de dicho marcador. En el grupo isquémico, la elevación fue del 82%, y en el deficiente e isquémico, del 103%”, comentó Volpini.
En cuanto a la fibronectina, los datos fueron similares. En tanto que en el grupo de control los valores fueron casi nulos, en el grupo deficiente el aumento fue del 70%. En el grupo isquémico se registró una elevación del 75%, y en el deficiente e isquémico, de alrededor del 95%.
Los investigadores verificaron también la expresión de TGF-β (Transforming growth factor beta), considerada como la principal citocina profibrótica, y observaron que las ratas deficientes en vitamina D registraban un aumento del 46% con relación al grupo de control. En el grupo isquémico, el aumento fue del 53%, y en el grupo deficiente e isquémico, del 150%.
Según Volpini, los resultados de la evaluación de proteinuria fueron análogos a los del protocolo agudo. En tanto, la evaluación de la función renal en el protocolo crónico no exhibió diferencias entre el grupo de control y las ratas que sufrieron el insulto de isquemia y recibieron alimento carente de vitamina D.
“Hubo una caída de la función renal en todos los grupos estudiados, incluso en el de control, cuando se compara con los resultados del estudio agudo. Esa reducción de la función renal era esperable, toda vez que nuevamente se debe considerar la diferencia de edad existente entre los grupos estudiados. Pero, pese a que no hubo repercusión en el índice de filtración glomerular, se verificó un compromiso progresivo y creciente, en forma significativa, evaluado de acuerdo con la expansión del área intersticial de la corteza renal. Se caracterizó a estas alteraciones túbulo-intersticiales crónicas como presencia de fibrosis e infiltrado inflamatorio del intersticio, dilatación y atrofia tubular”, dijo Volpini.
Según el investigador, en el protocolo crónico, el organismo de los animales tuvo tiempo como para adaptarse a las condiciones experimentales aplicadas y recuperar la función renal, manteniéndola en niveles compatibles con la edad. No obstante, frente a las observaciones morfológicas encontradas, el grupo pretende estudiar la deficiencia de vitamina D en un lapso más prolongado.
“Los resultados permitieron arribar a la conclusión de que la lesión renal inducida por insulto de isquemia y reperfusión renal asociada con la deficiencia de vitamina D es considerable y que esas alteraciones pueden evolucionar hacia modificaciones persistentes de la estructura renal, con fibrosis y acometimiento de los túbulos renales, pese a la recuperación de la función renal”, afirmó Volpini.
Para el investigador, estos resultados refuerzan la importancia de monitorear con mayor cautela los niveles de vitamina D en el organismo y de ofrecer complementación a los portadores de lesiones renales crónicas y agudas. “Incluso después de que la lesión se ha instalado, el mantenimiento de niveles adecuados de vitamina D puede impedir que el proceso de degeneración del órgano se acelere”, afirmó.
Mas informaciones
